メカニカルアロイング法によるフラーレン強化合金の創製に関する実験的研究

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本研究は、メカニカルアロイング(MA)法によるフラーレン強化合金の創製に関する基礎的知見を得ることを目的として、種々金属元素(M=Al,Cu,Fe,Ni,Sn,Ti,Zn)粉末とともにMAしたフラーレンの分子構造を調べた。また、添加したフラーレンと同様な炭素量となるように秤量したグラファイト粉末を用いて同様に金属とのMAを行い比較することで評価した。なおフラーレンの分子構造は、塩酸等の種々の酸水溶液を用いてMA粉末を溶解後、トルエンを添加し、そのトルエン溶液を液体クロマトにより分析するという方法で調べた。その結果、フラーレンの分子構造は金属元素により次の3種類に大別できることが明らかとなった。1) フラーレンの分子構造の一部がそのまま残るもの。(AI.Zn)2) フラーレンの分子構造が壊れるもの。(Cu、Fe、Ni)3) フラーレンの分子構造がが壊れ、金属と伴に炭化物を形成するもの。(Ti)この結果からMA後のフラーレン分子構造の状態は、MAした金属元素の周期律表での位置づけから次のようにまとめられた。1) 2b族、3b族の場合は、フラーレン構造が一部残る。2) 8族、5b族の場合は、フラーレンの分子構造が壊れる。3) 4a族、5a族、6a族、7a族の場合は、フラーレンと共に炭化物を形成する。またフラーレン強化合金の機械的特性を評価する目的で、金属-フラーレンと金属-グラファイトとのMA粉末を焼結させ、焼結体のビッカース硬度の比較を行った。その結果、次のように大別された。1) フラーレン-、グラファイト-金属の焼結体硬度に差異が認められないもの。(Cu、Fe)2) フラーレン-、グラファイト-金属の焼結体硬度よりも高いもの。(Al)3) フラーレン-、グラファイト-金属の焼結体硬度より低いもの(Zn)この結果から、フラーレン強化合金のに際しては、3b族のAlが有効であることが判明した。