Ti Al系金属間化合物のHugoniot計測と爆発粉体成形

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衝撃圧力履歴を利用した新物質/新材料の開発、研究は、高圧力履歴による相変化を伴う材料系を対象としているものが多く、既にダイヤモンド・酸化物セラミック・BNなどを中心に興味深いデータが報告されている。一方、SHSに代表される反応合成法は、難加工材料の創製手法として注目されてきているが、反応速度が比較的遅いため、液相出現のため得られる材料組織は粗いものが多く、反応後に2次的なHIPなどによる加工熱処理が不可欠である。またプロセス制御に関しても不明な点が多い。本研究では、これまでに開発してきた爆発粉体成形プロセスを利用して、金属間化合物における衝撃反応合成における反応ー衝撃圧縮との関係を実験的/理論的に考察し、衝撃波伝播構造の制御による反応ー組織制御の可能性を検討することを目的とした、。まず、Ti-Al系金属間化合物の衝撃反応におけるHugoniotの測定に関しては、衝撃圧力ー粒子速度/衝撃波速度関係に、多少反応の影響は認められるが、おおむね反応なしとして推定した状態方程式によって衝撃特性を記述できることがわかった。今後、反応熱の大きいNi-Al系における測定を平行して行い、比較、検討したい。次に、軸対称衝撃解析による理論的考察においては、1)粉体中心部分のせん断変形による高圧部位がいわゆるMach-Stem領域に対応すること、2)粉体周辺部分は実験セル容器内部での衝撃波の多段反射により温度が上昇しないこと、3)反応進行中/衝撃波伝播中は、一般に中心温度は2500-3000K程度であり、希薄波到達後の超急冷に続く残留温度は、低温媒体への「焼入れ」と同様に急速冷却されること、などがわかった。今後、解析によるプロセス条件探査により、1]高圧力履歴主導のプロセス条件,2]希薄波到達後の残留温度が生成物の融点以下となるプロセス条件を見つけ、さらに反応と衝撃特性との関係について考察、検討していきたい。