研究課題
純Al、Al-5%Si合金、ダイヤモンド大粒子、ダイヤモンド小粒子の4種混合粉末を持続型固-液共存状態でSPS成形することにより、Al/cBNバイモーダル複合材料を作製した。Al-60vol.%cBN複合材料において325W/mKの熱伝導率が得られ、cBN体積分率40~70%において300W/mK以上の熱伝導率が維持できた。一方、固相状態でSPS成形したCu/cBN及び固相率可変型SPS成形したAg/cBN複合材料の場合、それぞれマトリックスの熱伝導率は越えたものの500W/mKには達せず成形条件に改善の余地があることが示唆された。Cu/ダイヤモンド複合材料については第3元素としてB及びCr粉末の添加が有効であることが明らかとなった。固相状態でSPS成形された(Cu-7.2vol.%B)-50vol.%ダイヤモンド、及び、(Cu-4.9vol.%Cr)-50vol.%ダイヤモンド複合材料に対して、それぞれ、689W/mK、及び、584W/mKの熱伝導率が得られた。また熱膨張係数もKernerモデルによる理論値に一致し、Cu/ダイヤモンド界面の接合が強固であることが示唆された。持続型固液共存状態でSPS成形したAl/ダイヤモンドバイモーダル複合材料では、ダイヤ体積分率45~70%の範囲で500W/mK以上の熱伝導率が維持された。同様の方法で作製したAl/SiC複合材料においても、SiC体積分率40~70%において212~252W/mKの熱伝導率を示した。また、固相率可変型SPS成形したAg/ダイヤモンドバイモーダル複合材料においても、ダイヤ体積分率40~65%において650W/mK以上の熱伝導率が維持された。上記3種いずれのバイモーダル複合材料においても熱膨張係数はKernerモデルの理論値に一致し充填粒子とマトリックス金属の界面接合が強固であることが明らかとなった。
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