SPS炭素材の黒鉛結晶性が物性に及ぼす影響の解析

石墨结晶度对SPS碳材料物理性能的影响分析

• 批准号: 22921010
• 负责人: 星井 進介
• 金额: $ 0.29万
• 依托单位: Nagaoka National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22921010/
• 关键词: 炭素材料; 黒鉛結晶性; X線回折分析

1.研究目的放電プラズマ焼結(Spark Plasma Sintering, SPS)法という材料調製技術は、短時間かつ低温での焼成で緻密な材料が作製できるという特徴を有しており、筆者はこのSPS法を用いた炭素材料(SPS炭素材)の調製と物性評価に関する研究に取り組んでいる。本研究ではSPS炭素材の構造(黒鉛結晶性)に関する詳細な分析、検討を行うことにより、SPS炭素材の構造変化が物性に及ぼす影響を明らかにすることを目指した。2.研究方法コークス粉を原料として、熱処理温度1800℃、圧力60MPaのSPS条件で直径20mm、厚さ5mmのSPS炭素材を作製した。得られた炭素材の嵩密度やショアー硬さ、機械的・電気的・熱的特性を測定した。そして、高精度X線回折装置(リガクRINT-UltimaIII)の平行ビーム光学系によってX線回折測定を行うと共に、データ解析ソフトウエア(JADE7)を用いた結晶構造分析を行い、SPS炭素材のバルク的な結晶構造の解析を試みた。3.研究成果 低温・高速焼成が可能なSPS法を用いてコークス粉を原料とする炭素材を作製した。得られたSPS炭素材の諸特性を検討すると共に、高精度X線回折装置(リガクRINT-UltimaIII)による結晶構造分析を行った結果、以下のことが明らかになった。(1)作製したSPS炭素材の嵩密度、ショア硬さ、熱膨張係数の値は、代表的な人造黒鉛材と比較して同程度か、それを上回る値を示した。(2)高精度X線回折装置を用いたSPS炭素材の構造分析の結果、X線回折強度は試料作製時の加圧方向と同じ方向が鉛直方向よりも強く、SPS炭素材の異方性が認められた。(3)SPS炭素材の固有抵抗と熱伝導率の値は、人造黒鉛材と比較すると固有抵抗は大きく、熱伝導率は小さかった。これはSPS炭素材の黒鉛結晶性が低いことが原因であった。

1. Objective: To study the preparation technology of SPS (Spark Plasma Sintering) method and the characteristics of SPS carbon materials. This study provides detailed analysis and discussion of SPS carbon material structure (black lead crystallinity), physical properties and influence of SPS carbon material structure. 2. Research methods: SPS carbon material with diameter of 20mm and thickness of 5mm was prepared under SPS conditions with heat treatment temperature of 1800℃ and pressure of 60MPa The density, hardness, mechanical, electrical and thermal properties of carbon materials were measured. The parallel optical system of high-precision X-ray refractor (RINT-UltimaIII) is used to analyze the crystal structure of SPS carbon materials. 3. Research results Low temperature and high speed sintering are possible. SPS method is used to prepare carbon materials. The results of crystal structure analysis by high-precision X-ray folding device (RINT-UltimaIII) are as follows: (1)The density, hardness and thermal expansion coefficient of SPS carbon materials are shown in the comparison of synthetic lead materials. (2)The results of structural analysis of SPS carbon material, X-ray bending strength, pressure direction and vertical direction of sample preparation were analyzed. The anisotropy of SPS carbon material was recognized. (3)SPS carbon material inherent resistance and thermal conductivity value, artificial lead material comparison, inherent resistance is large, thermal conductivity is small. The reason for the low crystallinity of SPS carbon material

项目成果

高精度X線回折装置を用いたSPS炭素材の黒鉛結晶性分析

使用高精度X射线衍射仪分析SPS碳材料的石墨结晶度

• 发表时间: 2011
• 作者: 森村;佐々木;峯;飯山;中村;水町;田辺;山田;Kahori Iiyama;Norio WADA;和田徳雄;堀内;向川;杉本範子;杉本範子;星井進介
• 通讯作者: 星井進介