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FUNCTIONALLY GRADIENT MATERIAL IN WHICH COMPOUND PARTICLE IS GRADIENT-DISPERSED commons

Patent code P100000835
Posted date Jul 30, 2010
Application number P2010-048602
Publication number P2011-184713A
Patent number P5527655
Date of filing Mar 5, 2010
Date of publication of application Sep 22, 2011
Date of registration Apr 25, 2014
Inventor
  • (In Japanese)渡辺 義見
  • (In Japanese)佐藤 尚
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 名古屋工業大学
Title FUNCTIONALLY GRADIENT MATERIAL IN WHICH COMPOUND PARTICLE IS GRADIENT-DISPERSED commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a functionally gradient material in which compounds are gradient-dispersed.
SOLUTION: Centrifugal force is applied to a powdery mixture composed of substance A particles and substance B particles capable of reacting, further, melted substances A are injected therein to spread the substances A among the powder particles, also, the substance A particles in the powdery mixture are melted by the heat of the melted substances A, the substance B particles are surrounded by the melted substances A, and additionally, the reaction between the substances A and the substances B is generated to obtain a functionally gradient material in which compounds AmBn are gradient-dispersed to the centrifugal force direction.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)



傾斜機能材料とは組成や組織が異なる複数の素材が傾斜し、一体的に組み合わされた材料のことである。傾斜機能材料を製造するためには、材料設計に応じて材料内部の組成分布や組織を自由に制御できる技術が要求される。傾斜機能材料の製造技術は、素材と大きさの組合せにより多種多岐にわたる。具体例として、金属粉末とセラミックス粉末とを所定の割合で混合し、その混合粉末をあらかじめ定められた組成分布に従って組成を変えながら積層し、それの焼結を行う粉末冶金法がある。しかし、この手法では組成傾斜が段階的になり、連続的に組成が傾斜した材料の製造は困難である。





特許文献1、特許文献2および特許文献3に記載の、遠心力を利用した製造法では連続的組成傾斜が可能となる。遠心力を利用した傾斜機能材料の従来の製造技術は、大きく2つの手法に分けることが出来る。その一つは遠心鋳造を応用した遠心力法である(図1)。第2相粒子を含む金属溶湯を遠心鋳造に供すると、金属溶湯と第2相粒子の密度差によって、第2相粒子が金属母相中を移動する。金属溶湯中に粒子が傾斜分布した状態で移動を終了させれば傾斜機能材料製造法の製造が行え、これを遠心力固相法と呼んでいる。





金属溶湯中における粒子の移動速度は次のストークスの式によって支配される。





【数1】










ここで、dx/dt、rp、rm、g、Dp およびh はそれぞれ粒子の移動速度、粒子の密度、溶融母相の密度、重力、粒子径および見かけの粘性である。この式から分かるように、粒子の移動速度は溶融母相と固相粒子の密度差、重力倍数および固相粒子径の二乗に比例する。金属溶湯に粒子を添加し、遠心力を印加せず重力場での沈降を利用した傾斜機能材料の製造も報告されている。これは、原理的に遠心力法と等しい。溶湯中の第2相粒子が溶解し、遠心力印加場で晶出する場合もあり、これを遠心力晶出法と言う(特許文献4、特許文献5)。





しかし、溶湯中の固相粒子の移動速度は数1より明らかなように固相粒子径の二乗に比例するため、微細粒子分散の複合材料の製造は不可能であった.この欠点を補うべく、母相となる金属粉末と複合化させたい微細粒子粉末が混合している混合粉末を作製し、その混合粉末を遠心力鋳造装置の型に投入して、型を回転させることによって遠心力印加および型の予備加熱を行い、回転中の型へ溶解炉で溶解された金属母材溶湯を流し込むことによって、微細粒子が母相に強固に固定され母相中に均一あるいは傾斜分散された微細粒子複合材料を製造する方法が提案されている(特許文献6)。しかし、特許文献6で示された技術では、混合粉末の成分がそのまま傾斜機能材料の強化相となるため、製造可能な材料系に制限があった。また、強化相と母相とは単に物理的に結合しているため、一般的には強化相と母相との界面強度が弱いという欠点を有していた。

Field of industrial application (In Japanese)



本発明は、傾斜機能材料およびその製造方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
反応可能な物質A粒子と物質B粒子により構成された混合粉末に遠心力を印加し、さらに該混合粉末に溶融した物質Aを注入することにより、粉末粒子間に物質Aを行き渡らせ、かつ、物質Aと物質Bとを反応させて、遠心力方向に化合物AmBnが傾斜分散した傾斜機能材料の製造方法

【請求項2】
 
前記物質Aが金属であり、前記物質Bが金属あるいは半金属である、請求項1に記載の傾斜機能材料の製造方法

【請求項3】
 
前記物質AがMgであり、前記物質BがSiである、請求項2に記載の傾斜機能材料の製造方法

【請求項4】
 
前記物質AがAlであり、前記物質BがTiである、請求項2に記載の傾斜機能材料の製造方法
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2010048602thum.jpg
State of application right Registered
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