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非平衡プロセスの動力学開拓による焼結力学の体系化

通过探索非平衡过程的动力学实现烧结力学的系统化

基本信息

批准号：
19K05093
负责人：
若井史博
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

焼結は成形した粉体を加熱して複雑形状部品を製造する技術である．セラミック部材の物性や強度は，この焼結プロセスで形成される微構造や微小な内部欠陥に大きく影響される．本研究では焼結現象をマルチスケールの力学の視点から捉え，「焼結力学」として体系化することを目指した．焼結の平衡熱力学を越えて非平衡プロセスの動力学を確立するための一つのステップとして，多数のガラス粒子集合体の粘性焼結における複雑な形態変化がミクロスケールの焼結力から導出される表面エネルギーテンソルによって記述できることを見出した．また，製品の強度信頼性の向上には，粉体プロセス過程で導入された欠陥を焼結により除去することが必要である．巨視的な収縮を記述する連続体力学をもとに加圧焼結（HIP, HP, SPS，焼結鍛造）による微細粒アルミナ成形体中の粗大欠陥の収縮・消滅プロセスを理解し，予測，制御する方法論を開発し，信頼性向上の指針を得た．さらに，Au（金）のサブミクロン粒子の焼結における複雑な構造形成過程を集束イオンビーム(FIB)-SEMトモグラフィーで直接観察し，不均質，かつ，異方的な微構造変化を定量的に表現する様々な手法を提案するとともに，緻密化とともに「不均一領域の粗大化」の現象が起こることを見出した．この概念は焼結に伴う粒成長とは区別すべきものであり，焼結の緻密化挙動の構成方程式に粒径とは別のスケール因子を導入する必要があることを明らかにした．

In the process of forming, the powder is added, and the shape parts are duplicated. The physical properties of the parts of the materials are strong, and the physical properties are formed. The micro-structure is used to make the micro-structure, the internal structure is small, the internal defect is large, and the shadow is very important. In this study, the results show that the mechanical properties of the materials are different from each other. In terms of mechanical properties, we need to systematize the mechanical properties of each other. The balance of mechanics is more important than that of non-equilibrium. Most of the particle aggregates are viscous, viscous, and duplicate. the results show that the surface properties of the particles are similar to those of the particle aggregates. most of the particle aggregates are viscous, viscous and duplicative. In the process of powder production, it is necessary to remove the necessary information on the basis of the information needed. The general information of the giant TV is related to the mechanical properties of the HIP, HP, SPS, and so on. In the formation of the micro-particles, the coarse particles in the forming body are difficult to understand, and the control method is very important. The information is good. The Au (gold) system is very sensitive to the formation of particles in the process of clustering (FIB)-SEM transmission. It is a direct inspection, uneven, accurate, and square analysis. Quantitative analysis of the performance of the proposed method. Densification and non-uniform field coarsening. The concept of densification is related to the growth of particles, and the densification equation is used to determine the effect of particle size on particle size.

项目成果

期刊论文数量（31）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Anisotropic microstructural evolution and coarsening in free sintering and constrained sintering of metal film by using FIB-SEM tomography

利用 FIB-SEM 断层扫描研究金属薄膜自由烧结和约束烧结过程中的各向异性微观结构演化和粗化

DOI：
10.1016/j.actamat.2021.117087
发表时间：
2021
期刊：
Acta Materialia
影响因子：
9.4
作者：
Okuma Gaku;Miyaki Ryo;Shinobe Kan;Sciazko Anna;Shimura Takaaki;Yan Zilin;Hara Shotaro;Ogashiwa Toshinori;Shikazono Naoki;Wakai Fumihiro
通讯作者：
Wakai Fumihiro

3D multiscale-imaging of processing-induced defects formed during sintering of hierarchical powder packings

DOI：
10.1038/s41598-019-48127-y
发表时间：
2019-08-12
期刊：
SCIENTIFIC REPORTS
影响因子：
4.6
作者：
Okuma, Gaku;Watanabe, Shuhei;Wakai, Fumihiro
通讯作者：
Wakai, Fumihiro

Viscous Poisson's ratio, bulk and shear viscosity during electrical field assisted sintering of polycrystalline ceria

DOI：
10.1016/j.scriptamat.2019.11.043
发表时间：
2020-03
期刊：
Scripta Materialia
影响因子：
6
作者：
C. Cao;R. Mücke;F. Wakai;O. Guillon
通讯作者：
C. Cao;R. Mücke;F. Wakai;O. Guillon

Processing-induced defects formed during sintering of alumina observed by multiscale 3D X-ray tomography

通过多尺度 3D X 射线断层扫描观察到氧化铝烧结过程中加工引起的缺陷

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Gaku Okuma;Shuhei Watanabe;Kan Shinobe;Norimasa Nishiyama;Fumihiro Wakai;Akihisa Takeuchi;Kentaro Uesugi;Satoshi Tanaka
通讯作者：
Satoshi Tanaka

粒子・焼結・超塑性ー硬いセラミックスのソフトマター物理

颗粒、烧结和超塑性 - 硬质陶瓷的软物质物理