実時間測定による衝撃反応合成メカニズムの解析

点击翻译按钮获取中文摘要

衝撃反応合成(SRS:Shock Reactive Synthesis)は、衝撃超高圧パルスを利用した新材料創製法であり、研究者はこれまで爆ごうデトネーションを利用した金属間化合物合成に関する研究成果を報告してきた。この爆ごうデトネーションによる衝撃反応合成は典型的な衝撃支援反応であり、溶融アルミ・シリコンが高融点金属アルミナイド・シリサイド合成の点火材として機能しており、衝撃波による高速攪拌・混合が変形する金属粒と溶融アルミ・シリコンとの反応を促進すると考えられる。これは蒸気爆発における水と溶融金属との反応ときわめて類似点が大きい。すなわち、衝撃支援反応では、(低融点金属相の溶融)-(変形流動する高融点金属相と溶融物体とのPremixing)-(局所的な反応点火)-(空間的には部分反応)というメカニズムで整理することができる。しかし、衝撃超高圧下での化学反応の特徴は、上述の過渡温度支配あるいは拡散メカニズム律速ではなく、衝撃波フロントでの微細混合に続いて生じる規則化反応にあると考えている。この衝撃誘起反応メカニズムに関しては、元素混合粉末を用いた、すなわちマクロな不均一性を有する系からの反応合成では実験的な記述は難しく、研究者が開発したMAプリカーサを用いた衝撃反応実験が不可欠である。Ti-Al系では、反応前後の微細組織の比較、微細混合度を変化させた反応実験などから、1)アルミの溶解、液相成生物の存在が有り得ないこと、2)微細混合度にはほとんど依存せずに一定の臨界圧力でTiAl合金への反応が進むこと、3)出発材料中の固溶体量が増大すると、臨界圧力以下ではすべて固溶体化することなどが明らかになっており、上記の衝撃誘起反応メカニズムによることがわかった。現在開発しているレーザー衝撃装置などを利用して、実時間での反応メカニズムの評価を行い、この衝撃誘起反応の時間履歴を解明している。