| 研究課題/領域番号 |
25420706
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
安田 公一 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (20191306)
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| 研究分担者 |
田中 諭 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (20324006)
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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 | セラミックス / 積層材 / 焼結 / 内部応力 / 構成方程式 / 欠陥 |
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| 研究概要 |
本研究では，代表的なセラミックスに対して，成形体から半焼成体を経て焼結体に至るまでの機械的性質，熱膨張係数，焼結ひずみの変化を測定して，これらの材料で構成される積層材中に焼結過程で発生する応力を定量的に評価することを目的とする．また，これに合わせて，高温下での仮焼体も応力／ひずみ関係を調べ，焼結過程における粒子構造変化と構成方程式の関係を学術的に議論することを行い，セラミックス積層材の最適構造設計のための応力評価モデルの構築を行う．
平成25年度には，既往の研究で仮定していた弾性体から，弾塑性体，粘性体，粘弾性体に構成方程式を拡張して理論の一般化を行った．また，これまで対称3層積層材での解析であったのを，n層からなる多層積層材にも適用できるように拡張し，その極限として，組成が連続分布する機能傾斜材料での応力評価モデルも定式化した．これらの研究成果を国内外の学会で公表したところ，複数の研究者から問い合わせがあり，具体的な計算の方法を説明して彼らの試料でも検討してもらうことになった．
このように，当初の計画より応力評価モデル構築のための理論解析を集中的に検討したが，実験としても，新規購入した顕微強の整備を行うと共に，超音波探傷法により積層材中の欠陥形成の検出の可能性を検討した．また，平成26年度の計画を一部修正して窒化ケイ素セラミックスについて検討することにしたので，今年度は，窒化ケイ素セラミックスの1700度までの熱膨張係数についても予備的に検討した．
また，研究分担者はアルミナセラミックス焼結中の粗大気孔の形成過程を検討し，成形時の顆粒間欠陥および顆粒内欠陥を制御することが重要であることを示した．そこで，研究代表者と共に．顆粒のCIP成形体中の応力分布解析のモデルについても検討した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
研究の全期間で構築予定であった焼結中の内部応力評価モデルについて，弾性体だけでなく，弾塑性体，粘性体，粘弾性体に構成方程式を拡張することができ，また，3層積層材からｎ層積層材や連続分布の場合にも一般化することができた．また，実験については，当初，予定していたアルミナセラミックスによる再実験は行えなかったが，アルミナセラミックス中の亀裂生成を超音波探傷で検出できるかどうか検討すると共に，窒化ケイ素の1700度までの熱膨張係数を予備的に検討した．また，分担者による研究で，焼結中の欠陥生成についての予備的知見も得られ，成形時の顆粒の圧密についても，今後，検討する必要があることがわかった．
このように，実験の部分は，当初の内容と異なるが，今後，想定される実験で重要なポイントを先取りして検討することができたことに加えて，理論解析の部分は，全期間を通して行う予定であった解析が，ほぼ，今年度で完了したことになる．
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| 今後の研究の推進方策 |
理論解析の部分を，今後も，国内外の学会・国際会議や論文などで広く公表して，多くの研究者に知ってもらうと共に，彼らの試料で理論の妥当性を検証してもらうといったことも含めて，共同研究を推進し，むしろ，研究代表者は，さらなる理論の一般化を図ると共に，焼結過程での各種特性の変化に，研究のポイントを置くことにしたい．また，研究分担者には，焼結過程での組織変化について重点的に検討してもらうこととし，その中で，特に，焼結時の欠陥の元となる顆粒間欠陥や顆粒内欠陥の生成については，顆粒の強度分布や変形特性について，研究代表者と分担者で共同して，その解析モデルの構築なども，合わせて検討したい．
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| 次年度の研究費の使用計画 |
当該年度，適切に使用してきたところ，3月末の時点で．4000円余ることになり，それを無理して支出するよりは，年度を改めて，その時点で必要となる支出に適切に使用することが好ましいと判断したため
次年度の研究計画の中で，次年度の予算と合わせて適切に支出する予定である
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