| 研究課題/領域番号 |
25420062
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| 研究機関 | 日本工業大学 |
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研究代表者 |
野口 裕之 日本工業大学, 工学部, 准教授 (30302623)
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| 研究分担者 |
鈴木 学 日本工業大学, 工学部, 助手 (30406409)
三宅 正二郎 日本工業大学, 工学部, 教授 (70229813)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | ダイヤモンド / セラミック / セラミックス / 圧縮 / 常温焼結 |
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| 研究実績の概要 |
１．セラミック焼結体を製作するには、セラミック粉末の圧縮成形体を金型等で加圧成形した後、加熱焼結して焼結体を得る。しかし、一方では真空中でセラミック粉末を高速度で衝突させることでセラミックの薄膜成形に成功している（エアロゾルデポジション法）。また本研究代表者は、エアロゾルデポジションの際に気流をパルス状にすることで、空気中でもセラミック膜が形成できることを見いだし論文投稿をしている。
２．平成26年度では、単結晶ダイヤモンドアンビルを対向させて金属薄膜に設けた穴にセラミック粉末を充填した試料を圧縮することで、無欠陥（空孔の無い）のセラクック成形体に得ることに成功した。しかし、この成形体は透明体であるが、結晶粒径の寸法は供試材のセラミック粉末の粒径を縦につぶした形状のサイズで、結晶成長をさせることはできなかった。これは圧縮による成形体自体が受ける変形量は僅かで有り、エネルギーの大きさが小さいため結晶成長が起こらなかったと考察している。
３．そこで、セラミック粉末供試材料のアルミナセラミック系の焼結助剤である酸化マグネシウム等をアルミナセラミック粉末に添加することで焼結を助成する実験を行ったが、酸化マグネシウムの粒径が大きいことなどから、適切な添加量や予備混合の方法が見いだせていない。
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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
１．単結晶ダイヤモンドアンビルに3次元形状の集束イオンビーム加工により型彫り加工は行えているが、加工の角部よりクラックが生じる現象には、ＦＩＢ加工後に加熱することでダイヤモンド中のガリウムを排出させることができ、強度の劣化が起こらない対応策が見いだせた。
２．加圧時に単結晶ダイヤモンドアンビルのエッジ部に応力集中が生じてしまい、角部が欠けてしまうことが生じたが、面取り加工（ダブルベベル）を行うことでエッジ部の欠けを防止できた。
３．セラミック粉末が塑性変形できる圧力を付加できており、平面部では透明な成形体の作成に成功している。単結晶ダイヤモンドアンビルにＦＩＢにより型彫り加工されたキャビティーに完全に充満させるためには、上記の欠けの問題は解決できているが、金型に振動を付与することで対応できると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
セラミック焼結体にはセラミックの機能性を向上させるために様々な添加物を混合しているものも多い。しかし、添加剤の耐熱性の問題のため、焼結温度でも耐えることができる添加物しか利用できていない。そこで、本常温圧縮により焼結体（正確には焼結はしていないが）を作成している本方法は、耐熱性の低い添加剤の混合ができる方法であり、さらに粉末を直接混合して加圧するため、複数の添加剤も同時に混合して圧縮成形することができる。また、セラミック半導体やエアロゾルデポジション法のように、薄膜は製作できても3次元成形体は製作できないため、薄膜成形技術では立体成形は製作できない。このため、本方法により立体物の高機能セラミック成形体ができれば、単にセラミック微小成形体を製作する事よりも発展性があり有用な技術になり得るであろう。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成26年度の旅費に対する学会発表の件数が1件と少なくなってしまった。この理由は学会開催期間に担当の授業がある場合には、補講を行わなければならないが、補講日の確保が難しいことから、春の学会申込を行わなかった理由によるためで、早い時期からの計画的に発表できる学会の選択が必要であった。また、次年度に繰越ができるため、31,904円の残額があったものの、使い切らないで次年度繰越にしてしまったことによる。
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| 次年度使用額の使用計画 |
繰越残額の31,904円は、消耗品として次年度予算に組み入れて使用させていただく所存です。
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