鋳造・接合・焼結を同時に行う新プロセスの環境調和ローコスト熱電モジュールへの応用

采用同时进行铸造、连接和烧结的新工艺，打造环保、低成本的热电模块

基本信息

批准号：
21H01679
负责人：
後藤育壮
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01679/
关键词：
鋳造接合焼結純金属酸化物

项目摘要

本研究の目的は，応募者らが確立した鋳造・接合・焼結を同時に行う新プロセスを応用展開することで，未利用熱活用のための環境調和型熱電変換モジュールの低コストな新規製造法を実現することである．そのために2022年度は，本プロセスの想定下での酸化物熱電材料の最適加圧成形・常圧焼結条件，及びその焼結と純アルミニウムとの酸化接合の同時実施の実現性について検討した．SrTiO3の粉末で圧粉体を作製し，嵩密度を調査したところ，粒径0.9μmの粉末に対する粒径0.1μmの粉末の混合割合が60%以上の場合は，混合割合が多いほど密度は減少したが，20～40%の場合は，混合割合が多いほど密度は増加した．これは，混合割合が20～40%の範囲において，粒径0.9μmの粉末の空隙が粒径0.1μmの粉末により満たされことによるものであると考えられる．また，この圧粉体の焼結挙動や嵩密度の変化を調査したところ，粒径0.1μmの粉末の混合割合が100%の場合は，割れの発生により密度の算出が困難であったが，20～80%の場合は，混合割合が多いほど密度は増加した．一方，粒径0.1μmの粉末の混合割合が多いほど，圧粉体や焼結体へのクラックの発生が多く見られた．これは，粉末粉砕時に粒径0.1μmの粉末が均一に分散せず，成形や焼結に悪影響を及ぼしているためであると推察される．これらの点を踏まえた上で，圧粉体と溶融純アルミニウムの焼結条件下での接触保持を試みたところ，現段階では改善の余地はあるが，焼結と酸化接合の同時実施が可能であることを示すことができた．

这项研究的目的是应用新的过程，这些过程同时执行由申请人建立的铸造，粘结和烧结，并实现一种低成本的新制造方法，以用于环境和谐的热电转换模块，用于未使用的热利用。因此，在2022财年，我们研究了该过程的假设下的氧化物热电材料的最佳压力成型和正常压力烧结条件，并同时研究了纯铝的烧结和氧化键合的可行性。当使用SRTIO3粉末制备粉末时，研究了散装密度。当颗粒尺寸为0.9μm的粉末混合比（粒径为0.1μm）为60％或以上时，随着混合比的较高，密度降低，但是当混合率为20-40％时，密度随着混合率较高而增加。这被认为是由于以下事实：粒径为0.9μm的粉末间隙填充在20％至40％的混合率范围内的粒径为0.1μm。此外，当我们研究该粉末的烧结行为和大块密度的变化时，当混合比为0.1μm颗粒直径为100％时，很难计算出由于开裂而导致的密度，但是当混合比为20至80％时，混合比越高。另一方面，颗粒尺寸为0.1μm的粉末的混合比越高，在粉末紧凑和烧结的身体中观察到的裂缝越多。这是因为这是因为粒径为0.1μm的粉末在粉末研磨过程中不会均匀分散，从而对成型和烧结产生不利影响。考虑到这些要点，我们试图在烧结条件下保持粉末紧凑和熔融纯铝之间的接触，尽管在此阶段有改进的余地，但可以证明可以同时进行烧结和氧化键合。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

鋳造接合と焼結の同時実施のためのチタン酸ストロンチウム粉末の混合・加圧成形条件

同步铸造连接烧结钛酸锶粉末的混合和压力成型条件

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
一柳光平;髙木壮大;川合信明;深谷亮;野澤俊介;三輪知弘，後藤育壮，肖英紀
通讯作者：
三輪知弘，後藤育壮，肖英紀

鋳造・焼結・接合同時プロセスの想定条件下で作製したチタン酸バリウム圧粉体・焼結体の密度

在同时铸造、烧结和粘合过程的假设条件下生产的钛酸钡压坯和烧结体的密度

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takagi Sota;Inukai Koji;Kawai Nobuaki;Nozawa Shunsuke;Kyono Atsushi;Fukaya Ryo;Adachi Shin-ichi;Ichiyanagi Kouhei;後藤育壮，肖英紀，三輪知弘，居村海翔，柳沢柊希，後藤勇貴，吉山和秀，小熊幸成
通讯作者：
後藤育壮，肖英紀，三輪知弘，居村海翔，柳沢柊希，後藤勇貴，吉山和秀，小熊幸成

純アルミニウム及び純銅と各種酸化物の高温下での接触保持による接合挙動

纯铝和纯铜与各种氧化物在高温下保持接触的键合行为