| 研究課題/領域番号 |
18K04782
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
長田 稔子 東京都立大学, システムデザイン研究科, 特任助教 (90452812)
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| 研究分担者 |
品川 一成 九州大学, 工学研究院, 教授 (30215983)
小林 訓史 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (80326016)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 金属粉末射出成形 / 銅 / 炭素繊維 / 繊維配向 / 機械的特性 / 変形 |
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| 研究実績の概要 |
金属粉末射出成形（MIM）は，粉末冶金の焼結技術に加え，形状付与の際に樹脂の射出成形を利用することにより，小型の複雑形状部品をネットシェイプで量産可能な技術である．本研究では，射出成形時のバインダの流動を利用することを考え，炭素の短繊維を添加したMIM原料を作製し，材料の流動方向に繊維を配向させる影響について調査，検討を行った．
材料として，銅粉末および炭素短繊維と，ワックス系のバインダを使用した．銅粉末に対して炭素繊維を0，5，10 mass %添加し，バインダとの体積比を60:40として混練を行った．その後，ダンベル形状の金型を用いて射出成形を行った．成形体はヘキサン中で溶媒脱脂を行った後，窒素中で加熱脱脂を行い，連続してアルゴン雰囲気で焼結を行った．
成形体および焼結体の繊維配向をSEMにより観察し，樹脂の流動方向である試験片長手方向に繊維が配向していることを確認した．MIMの焼結体は通常3次元に等方収縮するが，繊維が試験片長手方向に配向していることにより，長手方向の収縮が小さく，幅および厚み方向の収縮が大きいことがわかった．脱脂焼結時のその場観察から，繊維を添加したことにより，試験部の変形が抑制されることを確認した．引張試験の結果，繊維添加により弾性率には線形に増加が見られたが，強度は5%添加した場合に向上が見られた．
さらに，円板の試験片を作製し，熱伝導率の測定を行った．ゲートを円板中央に設けた場合，試験片中央部で繊維が測定方向に並行に配向したため高い熱伝導率が得られたが，ゲートの切断部での厚さが一定とならず，表面粗さも悪くなったことが影響し，安定した測定結果が得られなかった．次に，円板の外周部にゲートを設けた場合，熱伝導率の大きな向上は確認できなかったが，これは繊維が測定方向に垂直に配向したためであると考えられる．
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