2020 年度研究成果報告書

多元素インサート材の添加元素蒸発による等温凝固を用いた耐熱部材の接合

研究課題

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研究課題/領域番号	18K04726
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分26030:複合材料および界面関連
研究機関	地方独立行政法人京都市産業技術研究所
研究代表者	小濱和之地方独立行政法人京都市産業技術研究所, 京都市産業技術研究所, 次席研究員 (00710287)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	セラミックス / ろう接 / 引張強度 / 界面微細組織 / 曲げ強度 / 高温強度 / 状態図
研究成果の概要	セラミックスの優れた耐熱性を維持した接合体を得るため，低温での接合と接合体の高温での使用を両立すべく，接合時には低温溶融するが接合後には融点が上昇するという新設計指針に合致したインサート材（接合時に挟み込む材料）を提案した。具体的には，インサート材の基材元素に対して蒸気圧が著しく高い添加元素を組合せて低温溶融させ，その溶融液相中から添加元素を蒸発させてインサート材の融点を上昇させる手法に取り組んだ。そのような元素の組合せとして，Si-Mg複合インサート材を提案し，本手法が実現可能であることを示した。得られた接合体の高温強度特性など優れた特徴を実証した。
自由記述の分野	材料工学・接合
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究で提案した接合用インサート材は，低温で溶融させて接合し，かつ接合後のインサート材の融点を上昇させる手法である。融点を制御するために融点降下元素を添加すること自体は一般的であるが，それを蒸発させて系外に排出するということはこれまでにない極めて独創的な着想である。それが実現可能であることを示しただけでなく，得られた接合体の高温強度特性など優れた特徴を実証した。新たな学術的着想の応用展開を図るという点で，本研究の意義は非常に大きい。セラミックスの大型・複雑形状部材作製の大幅な簡便化と低コスト化につながり，軽量化や燃焼温度の向上によるエンジン低燃費化など社会的貢献につながる。