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水中衝撃圧力による難成形性粉末の衝撃圧縮過程の解析と材料の機能発現への応用

难成型粉末水下冲击压力冲击压缩过程分析及其在材料功能开发中的应用

基本信息

批准号：
04222214
负责人：
千葉昂
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

爆薬の衝撃エネルギーを利用した粉末の衝撃圧縮法として、これまで種々の方法が試みられているが、衝撃波の反射や干渉により、圧縮体内部にクラックや空洞を生じるなど、欠陥のない良好な圧縮体の作製は困難であった。そこで、本研究者らは爆薬の爆轟により生ずる衝撃波を容器内の水中に伝播し、生ずる水中衝撃を反射・収束させることにより、極めて高い圧力に変換し、この高圧力により、各種粉末を内部に欠陥を発生させずに、圧縮固化する新しい衝撃固化法を開発した。本研究はこの衝撃固化装置による、粉末圧縮固化過程について衝撃工学的検討および作製した固化材料の高機能化について材料学的検討を行った。以下に研究成果の概要を報告する。(1)本研究者らが開発した衝撃圧縮装置を用いて、Cu/SUS304系、Ti/TiAl系、およびSUS304/Si3N4系の3つの系の傾斜機能材の製作を試みた。各系とも混合比を10vol%の割合で組成を変化させた混合粉末10種類を連続的に粉末充填部に連続的に充填し、衝撃圧縮した結果、EDX分析により、組成が連続的に変化した良好な傾斜機能材を作製する衝撃固化条件を確立した。さらに材料特性を調査した結果、Cu/SUS304系傾斜機能材は純Cuとほば同等の熱伝導性を示す事。Ti/TiAl傾斜機能材では熱サイクル試験にも十分耐えうる軽量強化材料が開発され、SUS304/Si3N4系傾斜機能材では、高遮熱性傾斜機能材料が開発できた。またSiCウィスカーを強化材としたSi3N4複合材を作製し、1973Kで焼結し、破壊靭性試験を行った結果、純Si3N4材に比較し、著しく破壊靭性値が向上することが知られた。(2)衝撃圧縮装置での衝撃圧力分布について、シュミレーション解析を行った結果、本実験装置のコーン状水槽の壁面により、衝撃波の収束が生じ、それに伴い圧力が上昇することが明らかになった。また本実験においては頂角約45ﾟの時に衝撃波を効果的に収束させることができた。

The impact compression method of explosive powder is very difficult to use, the reflection of shock wave is very difficult, the cavity inside the compression body is very difficult to produce, and the compression body is very difficult to manufacture. Therefore, our researchers have developed a new impact curing method that converts extremely high pressure into extremely high pressure, and compresses and cures various powders within a short period of time while they are internally released. In this study, the impact curing device, the powder compression curing process, the impact engineering and the high functionality of the cured material were studied. The following is a summary of the research results reported below. (1)This paper attempts to fabricate tilt functional materials of Cu/SUS304 system, Ti/TiAl system, Ti/SUS 304/Si 3N 4 system and Ti/SUS304/Si 3N 4 system. For each system, the mixing ratio is 10 vol %, the composition is changed, the powder filling part is connected, the impact pressure is reduced, the EDX analysis is connected, the composition is changed, and the impact curing condition is established The investigation of material characteristics shows that Cu/SUS304 is a kind of inclined functional material with thermal conductivity equivalent to pure Cu and Cu. Ti/TiAl inclined functional materials are highly resistant to heat and are highly resistant to heavy metals. SUS304/Si3N4 inclined functional materials are highly resistant to heat. Si3N4 composites were prepared by sintering at 1973K and fracture toughness test. The results showed that the fracture toughness of pure Si3N4 was higher than that of pure Si3N4. (2)The impact pressure distribution of the impact compression device, the analysis results, the wall surface of the U-shaped water tank of the device, the generation of shock wave beam, and the rise of accompanying pressure. The impact of the shock wave was about 45 degrees.