| 研究課題/領域番号 |
19K05083
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
正木 匡彦 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (00360719)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 炭素材料 / レーザー溶接 / ロウ付け / 凝固組織 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、グラファイト複合材料やグラッシーカーボンなどの耐熱セラミックス材料に対して、炭化ホウ素（B4C）を融剤とした溶接加工の技術を確立することにある。炭化ホウ素（B4C）は融点が2450℃と極めて高く、純炭素との間に共晶点を有している。申請者は、これまでの予備的な研究において、B4C－純炭素混合体に対して高出力レーザーを用いた局所的超高温処理をすることにより完全溶融状態が実現されることを見出した。本研究は、焼結炭素やC-Cコンポジットといった炭素を主成分とした材料に対して、ロウ付けや溶接による接合の可否を調べるものである。自動車や航空機など超軽量構造材料としての用途が見込まれる炭素繊維―炭素複合材料（C-Cコンポジット）やグラッシーカーボンと焼結炭素などの異種炭素素材の溶接接合の技術を確立し、我が国の産業基盤となりつつある炭素系材料の技術に新たな材料プロセスを加えることにある。
本年度は、実験に必要な機材の整備（半導体レーザーの増設、循環式グローブボックスの整備）を行い、また、非接触で温度を測定するための放射温度計の設置、2020年度に購入予定の高速度カメラの取り付け治具の作成を行った。
炭素系材料を母材としたロウ付けの可能性について、いくつかのロウ剤（珪素，ホウ素，鉄系合金）などを用いたロウ付け試験を行った。特に、珪素をロウ剤とした場合につては、接合界面近傍の組織観察や引張強度の測定を行い、接合の可能性を明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画では、初年度において実験環境の整備を行い、次年度以降に本格的な実験を進めることとしていた。概要にも述べたように、既存の機器の整備や増設は順調に完了し、比較的低融点の珪素を用いた溶接による機器の機能試験も完了した。大学の共通設備である材料試験機についても本研究に使用できることを確認した。また、炭素材料の切削法や接合法を高温融体の物性計測に応用し、溶融合金の拡散係数測定を試みた。
炭素系の母材の調達や入手先の調査も完了しており、また、新たな実験機材として購入する予定の高速度カメラについても複数の業者と連絡を取っている。
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| 今後の研究の推進方策 |
実験機器や試料の準備はほぼ完了しているが、新型コロナウイルスにより大学施設の使用が困難であるため、実験の予定を半年程度先送りする。そのため、本年度の前半については論文検索や機器のスペック調査、凝固組織のシミュレーションの準備などを進める。本年度後半において集中的に実験を行い、全体の計画は変更しない予定であるが、大学などの状況を見ながら必要に応じて次年度以降の計画の見直しを行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
年度末の消耗品や近郊の旅費を予定していたが、新型コロナウイルスの影響により研究が一次中断されたため未使用となった。未使用額については、2020年度の消耗品に使用する。
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