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液相焼結法を用いた簡便なAI-ZrO2系マイクロ鈴構造体の開発

采用液相烧结法开发简单的 AI-ZrO2 基微钟结构

基本信息

批准号：
17H00333
负责人：
佐竹忠昭
金额：
$ 0.31万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H00333/
关键词：
鈴構造体液相焼結制振特性

项目摘要

本研究では、液相焼結法を用いてA1多孔質体中にZrO_2微粒子を内包した制振と吸音特性を有する鈴構造体を開発することを目的とした。母相となるA1粉末には平均径150μmの球形粉末、300μmの針状と600μmの紡錘状粉末の3種類を用いた。液相形成粒子には平均径150μmのA1-12Si球形粉末を採用した。核微粒子には平均径400μmのZrO_2球形粒子を用いた。また、液相焼結中の溶融A1とZrO_2粒子の接合防止と空孔形成のため、あらかじめZrO_2粒子表面を厚さ約200μmのカーボンで被覆した。A1粉末、A1-12Si粉末とカーボン被覆したZrO_2粒子をエタノールを媒体として混合した後、600℃の真空炉(3×x10^<-3>Pa)で2時間加熱し液相焼結した。この時の加圧力は0.15kPである。最後に、大気中470℃、1時間加熱しカーボンを燃焼除去することで鈴構造体を製作した。焼結後、鈴構造の形成を確認するため樹脂を真空含浸し、鏡面研磨後にSEM観察した。その結果、多孔質A1焼結体中の径800μm程度の空孔内にZrO_2粒子が内包されており、鈴構造体の形成が確認できた。中央加振法により振動吸収特性を測定した結果、損失係数(η)は一次共振点で高く周波数依存性を示すがZrO_2含有量の増加とともに上昇することが分かった。ZrO_2含有量を30wt.%とした試料では損失係数(η)の値は0.06～0.09となっており、A1合金の損失係数(η=0.0004)に比較して著しい増加が確認できた。A1原料粉末の形状とサイズに関しては、小径の球状粒子より大径の針状と紡錘状粒子が損失係数の上昇に有利であることが分かった。吸音率は垂直入射吸音率測定装置を用いて測定した。その結果、ZrO_2の含有量が増すにつれて吸音率が大きくなることが確認でき、ZrO_2含有量を30wt.%とした試料では90%の吸音率が得られた。このことから、吸音メカニズムとしても鈴構造が有望であることが分かった。

In this study, ZrO_2 particles were included in porous A1 materials by liquid-phase sintering method, and the vibration and sound absorption characteristics were developed. The parent phase consists of three types of A1 powder: spherical powder with an average diameter of 150μm, acicular powder with an average diameter of 300μ m and spindle powder with an average diameter of 600μm. A1- 12Si spherical powder with an average diameter of 150μm was used as a liquid phase forming particle. ZrO_2 spherical particles with an average diameter of 400μm were used. Bonding of molten Al and ZrO_2 particles during liquid-phase sintering prevents the formation of voids and covers the surface of ZrO_2 particles with a thickness of about 200μm. A1 powder and A1-12Si powder were mixed in a vacuum furnace (3×x10^ Pa) at 600℃ <-3>for 2 hours before sintering. The pressure at the time is 0.15kP. Finally, the temperature is 470℃, and the temperature is heated for 1 time. After sintering, the formation of bell structure was confirmed by SEM observation after vacuum impregnation of resin and mirror grinding. As a result, ZrO_2 particles were included in pores of 800μm diameter in porous Al sintered body, and the formation of bell structure was confirmed. The results of the measurement of vibration absorption characteristics by the central excitation method show that the loss coefficient (η) increases with the increase of ZrO_2 content due to the dependence of the frequency of the first resonance point. ZrO_2 content ≤ 30wt.% The loss coefficient (η) of the sample is 0.06~0.09, and the loss coefficient (η=0.0004) of the alloy A1 is confirmed to increase. A1 The shape of the raw material powder is related to the increase in the loss coefficient of the spherical particles with small diameter and the needle-like particles with large diameter Sound Absorption Rate Measurement Device for Vertical Incident Sound Absorption Rate Measurement The results show that the ZrO_2 content increases, the sound absorption rate increases, and the ZrO_2 content increases to 30 wt.%. 90% of the sound absorption rate of the sample was obtained. The structure of the bell is expected to be divided into two parts.