| 研究課題/領域番号 |
25289264
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 独立行政法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
鈴木 達 独立行政法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, 主席研究員 (50267407)
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| 研究分担者 |
打越 哲郎 独立行政法人物質・材料研究機構, 先端材料プロセスユニット, グループリーダー (90354216)
垣澤 英樹 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (30354137)
鈴木 義和 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 准教授 (40357281)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 結晶配向 / 強磁場 / セラミックス / 微構造制御 |
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| 研究概要 |
形状異方性粒子と強磁場を用いた2軸配向制御に関し、その組織および配向発達に関して、形状異方性粒子の影響を検討した。形状と磁場の両方の作用を効果的に受けるc軸の配向度が高く、板状粒子が10%程度で配向性は最大値となった。次いで磁場印加方向と平行となる方向へのa軸の配向が高くなった。
次ぎに、Orthorhombicである擬ブルッカイト構造を有するMgTi2O5を用いて、3軸配向制御を試みた。MgTi2O5の形状異方性粒子は、固相反応法を用いて柱状となる粒子を作製した。磁場中鋳込み成形では、粒子が細かかったために形状効果による配向の付与が出来なかった。そこで、テープキャストでの成形を行い、磁場中配向を行った。これにより、磁場印可方法にb軸、塗布面垂直にa軸を揃えることが可能となり、残りのc軸も配向するために3軸制御を達成した。
配向積層アルミナにおける残留応力計算のために、結晶方位制御した単層材を用いて、焼結収縮における異方性の測定を行った。c軸方向での焼結収縮がa軸方向よりも大きく、収縮量に異方性があり、その収縮量はa軸方向では昇温速度に依存しないが、c軸方向において昇温速度が遅いほど収縮量が大きくなることを見出した。
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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
形状異方性粒子と強磁場を用いた3軸配向制御に成功し、また、2軸配向制御においては、微構造発達過程の検討を行っており、概ね順調に進展している。また、螺旋構造を作り込むための治具と実験条件に関して検討を進めており、この課題に関しては計画よりも進展している。しかしながら、内部応力測定では、蛍光分光計を用いた実測が出来ておらず、また、焼結収縮の異方性に関しては、実際の焼結温度である1600度での測定を行う必要があり、その実験の設備を整えた段階である。
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| 今後の研究の推進方策 |
残留応力の測定において、焼結歪みと熱膨張の測定を焼結温度と同じ1600℃で行い、残留応力の算出の精度を向上させる。また、蛍光分光計を用いた測定との整合性を検討する。これらの結果より配向積層アルミナでの配向方位、層厚などを検討し、亀裂偏向を制御することにより破壊エネルギーの消費を大きくするような構造の構築を目指す。また、炭化ケイ素での配向積層制御を行い、緻密化を行うために炭化ケイ素粒子の表面を助剤となるアルミナ等で修飾し、さらに放電プラズマ焼結装置などを用いて緻密化を行い、配向積層させた緻密なバルク炭化ケイ素を創製する。さらに、螺旋構造制御を試み、その構造解析手法に関しての検討も行う。
a、b、c軸が異なる斜方晶となる擬ブルッカイト系結晶構造を持つMgTi2O5において磁場中テープキャストを用いることにより3軸配向制御に成功したので、今年度は3軸配向組織の組織発達過程の解析をおこなう。また、板状ZnOを用いた磁場中テープキャストにおいては、テープキャスト後に積層した成形体を乾燥、焼結させる際における試料の膨らみによりディラミネーションが起こり緻密な焼結体を得ることが出来なかった。本年度はこの課題を解決するために、スラリーの増粘剤、分散剤の検討および乾燥と焼結条件の検討を行い、緻密化できる条件を確立しZnOでの多軸化を試みる。
また、窒化アルミニウムにおいては、凝集粒子を解砕するためのボールミル中に不純物の混入が確認されたため、ボールミルメディアと条件を検討して、配向に適した粒径で不純物が入らない条件の確立を目指す。また、配向組織が熱伝導や透光性へ及ぼす影響を明らかにする。窒化アルミニウムの板状粒子の作製については、予想よりも困難であることが判明したが、さらに形状異方性粒子の作製の可能性について検討する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
研究業務員の雇用が6月からとなったために、次年度への繰越金が生じた。
1600度での高温での焼結収縮挙動を測定するために、WRe熱電対の購入費として使用する。
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