局所的な応用浸透現象を利用したマイクロチャネル形成プロセス

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16560644
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 大参 達也 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90169061)
• Keywords: マイクロチャンネル / 反応浸透 / 溶浸 / 金属間化合物 / 液相焼結

Research Abstract

アルミニウム線(直径50〜500μm)またはスズ線(500μm)を埋め込んだ円柱状の遷移金属粉末成形体を熱処理する手法により、マイクロチャンネル形成とライニング層の組織に及ぼす金属種と熱処理条件の影響を調査した。その結果、粉末の金属種によってマイクロチャンネル形成機構が著しく異なることが明らかになった。
典型例としてTi-Al系とNi-Al系を対象とし、熱処理過程で試料を急冷して組織を凍結する手法により、マイクロチャンネルの形成過程を追跡した結果、Ti-Al系では明瞭な反応浸透現象が観察された。粉末成形体作製時の成形圧力が低く、圧密度の低い試料では、反応浸透機構のみによってマイクロチャンネルが形成した。また、マイクロチャンネル・ライニング層はTi固溶体であった。これに対して、圧密度の高い試料では、反応浸透領域の膨張によってチャンネル領域が一時的にほぼ完全に閉塞し、その後の固相内拡散によってチャンネルが形成した。また、熱処理過程で、ライニング層はTi-Al系金属間化合物からTi固溶体へと変化した。高圧密度の試料におけるマイクロチャンネル形成機構は、これまで予想されなかったものである。
また、Ni-Al系では、初期の反応によって緻密な金属間化合物ライニング層が形成し、これが障壁となって浸透現象が妨げられる結果、以後はもっぱらライニング層を通した拡散によってマイクロチャンネルが形成することが判明した。Ni-Al系ではTi-Al系と異なり、圧密度にかかわらず同じマイクロチャンネル形成機構が見られた。
以上の結果は、金属種によってマイクロチャンネル形成機構そのものが多様に変化することを示唆しており、更なる研究の必要性を提起している。