強制固溶相の不安定さを逆利用した高強度ハイエントロピーオキシナイトライドの創製

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本研究では，WC-Co系超硬合金の代替となりえる工具材料の基材の開発として，ハイエントロピーセラミックスに着目し，その開発に取り組んでいる．特に本研究では，ハイエントロピーオキシナイトライドと呼べる複酸窒化物セラミックスの研究開発を進めている．これは，一般的な材料設計指針に基づいて共有結合性を増加（≒炭化物化）させても，焼結性の悪化に伴い，結果的に硬質なバルク体材料とならないためである．これまで，複酸化物あるいは複炭化物という形でハイエントロピーセラミックスの開発は数多くなされているが，副窒化物や複炭化物としてハイエントロピーセラミックスの研究開発例はない．そのため，それらの材料開発に関する多くの知見を提供できるという点も，一つの大きな目的としている．一昨年度までの段階において，まずはハイエントロピーナイトライドと呼べる複窒化物相が，MA（メカニカルアロイング）法とPECS（パルス通電焼結法）法によって合成可能か研究を行った．この結果，MA法のみでは固溶体化されないが，焼結時に固溶体化され単相の副窒化物焼結体が作製可能であることが明らかとなった．また，(Al,Ti,Cr,Zr,Nb)N焼結体において，HV1900以上の硬度を有する硬質焼結体が作製可能であることを明らかとした．2022年度は，さらに酸化物粉末を原料に混入することにより酸窒化物焼結体の作製について研究を行った．この結果，酸窒化物化させた際にも，単相の焼結体を作製可能であることを明らかとした．