| 研究課題/領域番号 |
19H02465
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
北薗 幸一 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (20321573)
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| 研究分担者 |
筧 幸次 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (70185726)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 難燃性マグネシウム合金 / 中空金属球 / 発泡剤 |
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| 研究実績の概要 |
現在、様々な作製プロセスにより、内部に多数の気孔を有するポーラス金属が作製されている。中でも中空金属球は、クローズドセル型ポーラス金属の一種であり、パチンコ玉サイズの中空構造をしている。多数の中空金属球を接着した積層体や中空金属球を充填した筒構造は、優れた衝撃吸収部材として工業的に利用されている。ほとんどの中空金属球は粉末を原料とした鉄製であり、その他の金属での作製例はほとんどなかった。研究代表者は、過去にマグネシウム合金製中空金属球の作製を試みたが、不活性ガス雰囲気中で加熱・発泡しなければならなかったため、著しく生産性が低かった。本研究は、中空鉄球よりも劇的に軽量なマグネシウム合金製中空金属球を比較的低コストで生産することを目的とする。出発材として市販の難燃性マグネシウム合金板材を用い、その繰り返し拡散接合により作製したプリカーサを加熱・発泡するプロセスを用いマグネシウム合金製中空金属球を作製する。数サイクルの繰り返し拡散接合により、発泡剤が均一に分散したプリカーサの作製に成功した。デジタルビデオカメラにより、赤外線イメージ炉による加熱・発泡プロセスをその場観察した。今年度は、発泡剤として炭酸カルシウム粉末を使用した。水素化チタンに比べて発泡後に発泡剤が残留しないことが利点であるが、得られた気孔率は非常に低かった。繰り返し拡散接合の過程で、炭酸カルシウム粉末は凝集しやすく、界面の接合強度を低下させるためであった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究分担者1名、研究協力者の大学院生1名の体制で研究を遂行した。不二ライトメタル製の難燃性マグネシウム合金(Mg-6Al-0.4Mn-2Ca)の板材を出発材に用いた。発泡剤として高純度化学研究所製水素化チタン粉末を用いた。島津製作所製圧縮試験機CONCRETO 2000Xを改良し、高温圧縮した。3サイクルの繰り返し拡散接合により、発泡剤粒子が分散したプリカーサを作製した。ULVAC製赤外線イメージ炉を用いて加熱・発泡試験を行った。炭酸カルシウム粉末は、発泡剤として不適当であることがわかった。研究成果の一部を、2020年5月の第138回軽金属学会春期大会、2020年11月の第139回軽金属学会秋期大会で発表した。当初予定していた機械的特性の測定には至らなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
発泡剤を水素化チタン粉末に戻して、加熱・発泡試験を継続する。加熱・冷却プロセスの効率化のため、横型の赤外線イメージ炉を縦型に改良する。加熱・発泡における加熱速度、保持温度、保持時間の最適化を行い、高気孔率で真球度の高い中空金属球の作製を行う。また、作製した中空金属球の硬さ、圧縮特性を調べる。また、電子顕微鏡観察により機械的特性と微細組織との関係を明らかにする。2021年5月の第140回軽金属学会春期大会、11月の第141回軽金属学会秋期大会で、成果の一部を発表予定である。
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