爆発衝撃固化と燃焼合成による窒化チタン分散ホウ化チタン高強度高耐食性複合材の開発

爆炸冲击凝固燃烧合成氮化钛分散硼化钛高强高耐蚀复合材料的研制

• 批准号: 08750844
• 负责人: 友重 竜一
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Sojo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750844/
• 关键词: 自己伝播高温合成; 衝撃固化; 窒化チタン; ホウ化チタン; 密度; 硬度; 耐食性

1目的 本研究では自己伝播高温合成(SHS)法と衝撃波による超高圧力を組み合わせた方法を用いて、窒化チタン(TiN)の高耐食性と、ホウ化チタン(TiB2)の耐熱・高強度という異なる特長を兼ね備えた複合材料の作製を試み、その材料への諸性質を調べた。2方法 原料にチタン(Ti,粒径44μm)、ホウ素(B,同1〜2μm)及び窒化ホウ素(BN,同1〜16μm)の粉末を用い、合成後に組成がTiB_2-0〜60mol%TiNになるように秤量し、8時間の湿式混合を行った。乾燥後、衝撃圧縮装置内に充填し、SHS反応を開始した。発熱反応を伴って生成した多孔質なTiN/TiB_2複合体を、爆薬の爆発による超高圧力(約5GPa)で固化した。得られた複合材料に対する試験結果を以下に記す。3結果 (1)X線回折の結果、TiNとTiB_2の2相のみが検出され、BN含有量が多いものほどTiNの生成量は増加した。(2)衝撃圧縮体の密度は組成に拘わらず、約4.4〜4.2Mg/m^3を値を示した(最高相対密度は約95%であった)。(3)圧縮体の硬度はTiNの含有量が増すと共に低くなり、TiB_2単体で約32GPa、また、TiB_2-60mol%TiNでは約18GPaであった。これは、後述の微細結晶粒の増加に起因すると思われる。(4)SEM観察の結果、複合材料を構成する結晶粒の大きさがTiN相の増大に伴い次第に微細になることから、TiN粒はTiB_2相の粒成長を抑制していることが示唆された。また、その時に観察された最小のTiN結晶粒径は約300nmであった。(5)複合材料について塩酸及び硝酸に対する腐食試験を行った結果、高TiN含有量のものほど高耐食性であり、SHS法で生成した多孔質体に比べ、衝撃固化体の腐食の進行はそれの約13%に留めることができた。また、硝酸より塩酸に対する腐食抵抗が高かった。

1. The purpose of this study is to study the preparation of composite materials by SHS method, shock wave method, ultra-high pressure method and combination method. 2. The powder of Ti (44μm), B (1 ~ 2μm) and BN (1 ~ 16μm) was mixed with TiB_2-0 ~ 60 mol % TiN. After drying, filling in the impact compression device, SHS reaction starts. The porous TiN/TiB_2 composite was solidified under ultra-high pressure (about 5GPa) due to thermal reaction. The test results of the composite materials obtained are as follows 3. Results (1) X-ray reflection results, TiN and TiB_2 2 phase separation, BN content and TiN content increased. (2)The density of the shock absorber is about 4.4 ~ 4.2Mg/m^3 (the highest relative density is about 95%). (3)The hardness of TiB_2 is about 32GPa, TiB_2- 60 mol % TiN is about 18GPa. The reason for the increase of fine crystal particles described later is as follows. (4)SEM results show that the grain size of TiN phase increases with the grain size of TiB_2 phase, and the grain size of TiN phase decreases with the grain size of TiB_2 phase. The smallest TiN crystal particle size is about 300nm. (5)Composite material corrosion test results, high TiN content and high food resistance, SHS method to produce porous body, impact curing body corrosion progress is about 13%, and so on. High resistance to corrosion due to nitric acid.

项目成果

Ryuichi Tomoshige: "Production of TiB_2-TiN Composites by Combustion Synthesis and Their Properties" Journal of American Ceramic Society. Vol.80(予定). (1997)

Ryuichi Tomoshige：“通过燃烧合成生产 TiB_2-TiN 复合材料及其性能”美国陶瓷学会杂志第 80 卷（计划）（1997 年）。