SiO_2とAl融体との置換反応により作製したAl/Al_2O_3複合材料の傾斜機能化

SiO_2与Al熔体取代反应制备功能梯度Al/Al_2O_3复合材料

• 批准号: 09229207
• 负责人: 吉川 昇
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Tohoku 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09229207/
• 关键词: 融体置換反応; アルミニューム; アルミナ; 複合材料; 傾斜機能; 硬度; 反応温度制御

Al/Al_2O_3複合体をSiO_2と融体Alとの置換反応により作製する方法においては、任意形状のSiO_2をそのままの形でAl/Al_2O_3複合材料に変換できる点において特徴がある。本材料の機械的性質は製造温度により変化し、主に反応温度1273K付近を境に材料硬度が変化する。低温度では硬く脆い材料が得られ、高温度では延性が増加することを見出している。本研究においては反応温度の制御により複合材料硬度の傾斜化を行うことを目的とし実験を行い以下の結論を得た。1、Al浴に直径浸15mmのSiO_2棒を浸漬した状態で浴温度を1073Kと1373Kとの間において変化させた。温度を上昇させた場合、半径方向に硬度変化は生じなかった。一方温度を低下させた場合、最終反応部である棒中心部において硬度を1.3倍程度高めることができた。2、浴温度を低下させるとともに、試料を挿入することにより試料長手方向に硬度を2倍程度変化させることができ硬度を大きな傾斜化が得られることができた。3、Al浴に浸漬し、温度を変化させただけでは、低温アルミナ相を含有する高硬度を有する複合組織を生成することが不可能であった。浴温度を上昇させる場合、低温アルミナ相を加熱すると高温相に変態し、また材料組織の粗大化が生じ、硬度が低下したためである。また浴温度を低下させた場合では、十分な大きな冷却速度がないと上述の高硬度組織が形成されないためである。一方、試料の移動と浴温度の低下を並行することによりこれが可能となり、2の結果が得られたものと考えられる。

Al/Al_2O_3 composites: SiO_2 and molten Al are replaced by one another. The method of manufacturing Al/Al_2O_3 composites: SiO_2 with arbitrary shape; Al/Al_2O_3 composites: SiO_2 with arbitrary shape; Al/Al_2O_3 composites: SiO_2 with arbitrary shape; The mechanical properties of this material change from production temperature to temperature, and the main reaction temperature is 1273K. The hardness of the material changes from temperature to temperature. The hardness and toughness of materials at low temperatures increase, while ductility increases at high temperatures. In this study, the following conclusions were drawn about the control of temperature and hardness gradient of composites. 1. SiO_2 rods with a diameter of 15mm immersed in Al bath are immersed in the bath at temperatures ranging from 1073K to 1373K. When temperature rises, hardness changes in radial direction. When the temperature of one side is low, the hardness of the center part of the rod is 1.3 times higher. 2. The bath temperature is low, the sample is inserted, the hardness of the sample is doubled, and the hardness is increased. 3. It is impossible to form a composite structure when immersed in Al bath and changed in temperature. When the bath temperature rises, the low temperature phase changes, the high temperature phase changes, the material structure increases, and the hardness decreases. When the bath temperature is low, the cooling rate is very high, and the above-mentioned high hardness structure is formed. A party, the movement of the sample and the temperature of the bath are not parallel.

项目成果

Noboru Yoshikawa: "Mechanical Properties of Al/Al_2O_3 composites fabricated by reaction between SiO_2 and molten Al,Al-Cu" Journal of Materials Science Letters. 16. 1547-1550 (1997)

Noboru Yoshikawa：“SiO_2 与熔融 Al,Al-Cu 反应制备的 Al/Al_2O_3 复合材料的机械性能”《材料科学快报》杂志。