金属ホウ化物中間相を利用した粉末冶金的手法による熱電ホウ素化合物の開発

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14030
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分26050:材料加工および組織制御関連
• 研究機関: 東京都市大学
• 研究代表者: 丸山 恵史 東京都市大学, 理工学部, 准教授 (40780573)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 粉末冶金 / 熱電変換 / ホウ化物 / 焼結

研究成果の概要

ホウ素-金属間の共晶反応を利用した液相焼結技術を用いて高温用ホウ素系複合型熱電材料を作製した。ホウ素との共晶液相を生じるNi, Co, Fe, Mnといった金属をホウ素系材料の原料混合粉末に添加し、放電プラズマ焼結(SPS)を用いて粉末冶金的に試料を作製した。
共晶液相の導入に伴い、ホウ化物相の反応促進およびホウ素系材料の高密度化を達成した。作製した炭化ホウ素系複合材料の熱電特性について、添加金属種によってはSeebeck係数を200μV/K程度に維持したまま電気伝導率が向上した。更に共晶液相の生成ならびに濡れ広がりの差異によって生じる微細構造の違いにより、熱伝導率も低減可能であった。

自由記述の分野

材料工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

粉末冶金的手法という簡便な手法でホウ素系複合型熱電材料を作製した。ホウ素―金属間の共晶反応を利用することで、高密度化が困難であった炭化ホウ素の焼結温度の低下と反応の促進を同時に達成した。複合化に伴い熱電性能も向上しており、ホウ素系材料は高温用熱電材料として有望である。また、共晶液相を利用したホウ素系焼結技術は硬質材料分野にも適用可能であり、高温構造材料などにも応用可能な技術である