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セラミックス・金属の焼成、焼結技術とプロセス開発

セラミックス・金属の焼成、焼結技術とプロセス開発

~電子部品、構造部品、放熱部品、モータ、工具、電池~
セラミックス・金属の焼成、焼結技術とプロセス開発の画像

概要

本書では、セラミックス・金属の焼成、焼結について取り上げ、製造時に発生するCO2を削減する「低温プロセスの開発」「焼成時間の短縮」、最終製品の性能や信頼性につながる「微細構造、組織の制御」「焼結体の緻密化」等について解説しております。

ご案内

本書のポイント

  • 原料粉末
    • 粉末冶金用鉄粉の製造技術
    • チタン酸バリウム、酸化チタンの製造技術と特性向上
    • 焼結特性に優れる高純度アルミナ粉末の開発
  • 成形・脱脂技術
    • 圧粉成形プロセスと最適化へ向けた成形挙動の解析
    • グリーンシートの成形と脱脂、焼成技術
    • セラミックバインダー選定の考え方と可塑性発現メカニズム
    • 脱脂時における割れや欠陥の生成抑制
    • 過熱水蒸気を用いた新規脱脂プロセスの開発
  • 焼成・焼結技術
    • 各焼結技術の原理、特徴、メカニズムと最適プロセスの開発
      • 熱間等方圧加圧法
      • マイクロ波加熱
    • ミリ波照射
      • 放電プラズマ焼結
      • フラッシュ焼結
  • セラミックス
    • 強磁場を用いた結晶配向制御
    • コールドシンタリング法のメカニズムと研究開発動向
    • 硫化物系固体電解質の常温加圧焼結技術
    • セラミック電子部品の脱脂、焼成技術と雰囲気制御
    • プロセスインフォマティクスを適用した低温製造プロセス
  • 金属・磁性材料
    • 焼結金属歯車の高強度化、低コスト化
    • 放電焼結法による金属基複合材料の作製と微細組織制御
    • ネットシェイプHIP技術の特徴と部品適用事例
    • 金属ナノ粒子の焼結過程における結晶構造の評価
    • 緻密な軟磁性金属/フェライトコンポジットの作製技術

目次

第1章 粉末冶金用鉄粉の製造技術および特徴

第1節 粉末冶金用鉄粉の製造技術および特徴
  • 1.粉末冶金用鉄粉の製造方法
    • 1.1 還元鉄粉の粗還元工程
    • 1.2 水アトマイズ鉄粉のアトマイズ工程
    • 1.3 還元熱処理工程
  • 2.粉末冶金用鉄粉の特徴
    • 2.1 還元鉄粉および水アトマイズ鉄粉
    • 2.2 合金鋼粉
    • 2.3 粉末冶金用プレミックス鉄粉
第2節 粉末冶金用マグネシウム合金の粉末作製
  • 1.マグネシウムについて
  • 2.マグネシウム合金の粉末作製
    • 2.1 大気下におけるマグネシウム系粉末の安定性
      • 2.1.1 酸化皮膜の形成
      • 2.1.2 着火性
    • 2.2 粉砕法
    • 2.3 メカニカルアロイング法
    • 2.4 アトマイズ法
      • 2.4.1 ガスアトマイズ法
      • 2.4.2 空気アトマイズ法の模擬実験
  • 3.マグネシウム合金粉末の安定性に関わるミクロ構造
    • 3.1 粉末の安定化の考え
    • 3.2 粉末の安定化構造
    • 3.3 安定化に有効な合金元素
第3節 チタン酸バリウムの合成プロセスと特性コントロール
  • 1.チタン酸バリウムの合成法
    • 1.1 様々な製法概要とその特徴
    • 1.2 固相法
    • 1.3 シュウ酸塩法 (クエン酸塩法)
    • 1.4 水熱合成法
    • 1.5 その他の製法
  • 2.水熱合成法の詳細
    • 2.1 水熱合成法の原理
    • 2.2 原料の与える影響
    • 2.3 反応速度の制御因子
    • 2.4 反応生成物 (チタン酸バリウム) の特性
    • 2.5 内部電極層用チタン酸バリウム粒子
第4節 高純度酸化チタン粉末の製造プロセスとその特性、応用
  • 1.仮焼粉の微構造変化
    • 1.1 TiO2とBaCO3の固相反応中におけるBT仮焼粉の微構造変化
    • 1.2 焼成雰囲気による仮焼粉の微構造変化
  • 2.原料粉末が仮焼プロセスへ与える影響
    • 2.1 原料粉末の小粒径化
    • 2.2 原料粉末の粒形
第5節 高純度アルミナの製造技術と用途展開
  • 1.アルミナの結晶構造と熱相転移
    • 1.1 アルミナの結晶構造
    • 1.2 アルミナの熱相転移
  • 2.高純度アルミナの製造方法
    • 2.1 (a) バイヤー法
    • 2.2 (b) アルミニウムの水中火花放電法
    • 2.3 © アルミニウムアルコキシドの加水分解法
    • 2.4 (d) 無水塩化アルミニウムの気相酸化法
    • 2.5 (e) アンモニウムミョウバンの熱分解法
    • 2.6 (f) アルミニウムアンモニウム炭酸塩 (AACH) の熱分解法
  • 3.最近の高純度アルミナ開発の進展
    • 3.1 焼結の観点から見た良い粉末とは
    • 3.2 優れた焼結特性を有する高純度アルミナの開発
    • 3.3 優れた焼結特性を有する高純度アルミナの特性と用途展開
      • 3.3.1 高い耐プラズマ性
      • 3.3.2 高強度セラミックス
      • 3.3.3 透光性セラミックス
      • 3.3.4 高研磨レートの精密研磨材

第2章 成形技術、プロセスと脱バインダー技術

第1節 圧粉成形プロセスと成形挙動の解析
  • 1.粉末の降伏挙動の把握とその定式化
    • 1.1 モール・クーロンの破壊包絡線
    • 1.2 ドラッカー・プラガーの破壊条件と加工硬化挙動
    • 1.3 島-大矢根の圧密降伏関数
    • 1.4 ドラッカー・プラガー キャップモデル
  • 2.材料特性値の推定方法
    • 2.1 一面剪断試験による限界応力状態の推定
    • 2.2 破壊降伏曲面パラメータの推定
    • 2.3 側方向力計測試験による島-大矢根の材料特性値の推定
    • 2.4 降伏曲面形状の例
  • 3.有限要素法による圧粉成形解析
第2節 金属粉末射出成形 (MIM) の特徴、プロセスと応用展開
  • 1.射出成形の基本概念
  • 2.射出成形工程
    • 2.1 粉末とバインダーの混練、造粒
    • 2.2 射出成形
    • 2.3 脱バインダーと焼結、後処理
  • 3.射出成形法の特徴
第3節 グリーンシートの成形プロセスと脱脂、焼成技術
  • 1.シート成形プロセス
    • 1.1 MLCCの製造方法
    • 1.2 ドクターブレード法
    • 1.3 ダイコーター法
  • 2.バインダー樹脂の種類
    • 2.1 アクリル樹脂
    • 2.2 ブチラール樹脂
  • 3.グリーンシートの設計
    • 3.1 シートに要求される性質
    • 3.2 セラミック粒子の体積分率
    • 3.3 分散とシート物性
    • 3.4 スラリー粘度の影響
    • 3.5 塗布条件の影響
  • 4.焼成技術
    • 4.1 脱バインダー
    • 4.2 焼成雰囲気
    • 4.3 焼結挙動と焼成条件
第4節 スラリー評価技術に基づいたセラミックス湿式成形プロセスの最適化
  • 1.シート成形プロセス
  • 2.鋳込み成形
第5節 セラミックス成形用添加剤について
  • 1.セルロースナノファイバー (CNF) とは
  • 2.セラミックス成形用の新たな添加剤としてのセルロースナノファイバー
    • 2.1 セルロースナノファイバー添加による成形体の作製
    • 2.2 セルロースナノファイバー添加でもたらされる効果
    • 2.3 焼成プロセスの簡略化
    • 2.4 成形体の作製
      • 2.4.1 セルロースナノファイバーの種類
      • 2.4.2 水分調整
    • 2.5 焼成と評価
      • 2.5.1 焼結体の密度評価
      • 2.5.2 強度評価
      • 2.5.3 内部組織観察
  • 3.今後の展開
第6節 セラミックバインダーの選定とセラミックス練土の可塑性発現メカニズム
  • 1.セラミックス練土の可塑性とは
  • 2.セラミックス練土の可塑性評価
    • 2.1 微小スケールでの可塑性発現メカニズムの解明
    • 2.2 練土を構成する要素とマクロ的な可塑性挙動の解析
      • 2.2.1 動的粘弾性測定による流体力学的相互作用
      • 2.2.2 静的粘弾性測定による流体力学的相互作用
    • 2.3 バインダーなどの複数の有機助剤を添加した時の練土の可塑性挙動

第3章 各焼結技術の特徴、メカニズムとプロセス最適化

第1節 熱間等方圧加圧 (HIP) の原理、焼結気孔と適用事例
  • 1.熱間等方圧加圧 (HIP) とは
    • 1.1 熱間等方圧加圧 (HIP) の概要
    • 1.2 熱間等方圧加圧 (HIP) 装置
    • 1.3 熱間等方圧加圧 (HIP) 法の適用技術
      • 1.3.1 「シール+HIP」法
      • 1.3.2 「焼結+HIP」法
  • 2.焼結機構
  • 3.適用事例
    • 3.1 粉末材料の高密度焼結
    • 3.2 焼結製品、鋳造品の残留気孔の除去
    • 3.3 拡散接合品
  • 4.応用用途
    • 4.1 急速冷却HIP
    • 4.2 含侵HIP
    • 4.3 雰囲気制御HIP
第2節 マイクロ波加熱の原理、特徴と焼結プロセス
  • 1.マイクロ波加熱の原理と特徴
    • 1.1 マイクロ波の電磁波としての特徴、物質内への浸透距離
    • 1.2 マイクロ波エネルギーの吸収と加熱機構
    • 1.3 誘電損失機構
    • 1.4 誘導電流損失機構
    • 1.5 磁気損失機構
    • 1.6 迅速加熱、内部加熱および選択加熱
    • 1.7 マイクロ波加熱における温度分布、物質の物性の温度依存性と熱暴走
  • 2.マイクロ波焼結プロセス
    • 2.1 セラミックスの焼結
      • 2.1.1 酸化物
      • 2.1.2 非酸化物
    • 2.2 金属の焼結
      • 2.2.1 金属の加熱とRoyの研究
      • 2.2.2 マイクロ波焼結プロセスのSimulationについて
    • 2.3 マイクロ波照射による焼結プロセスへの影響、特殊な性質と応用
      • 2.3.1 拡散への影響と、焼結速度
      • 2.3.2 金属のマイクロ波加熱における実験、SPS類似性
      • 2.3.3 電場のFocusingとPonderomotive力について
      • 2.3.4 反応焼結 (SHS) について
第3節 ミリ波照射によるセラミックスの低温・迅速焼成
  • 1.常圧での難焼結材料のミリ波焼結による複雑形状部材の緻密化
    • 1.1 緒言
    • 1.2 実験操作
    • 1.3 実験結果
  • 2.ミリ波加熱による相互拡散の促進
    • 2.1 緒言
    • 2.2 実験手順
    • 2.3 結果
  • 3.ミリ波照射下での添加物に依存した選択的クリープ促進
    • 3.1 緒言
    • 3.2 実験と結果
  • 4.固体電解質における酸化物イオン伝導の促進と高温電気化学デバイスへの応用
    • 4.1 背景
    • 4.2 ミリ波照射下でのイオン伝導度の添加物依存性
    • 4.3 セリア基イオン伝導体の特性
    • 4.4 セルのプロトタイプを作製
第4節 放電プラズマ焼結 (SPS) 法の原理、技術動向とその適用事例
  • 1.SPS法の原理と特徴
    • 1.1 SPS法の概要
    • 1.2 放電プラズマ焼結法の加工原理
    • 1.3 ネック形成メカニズムとパルス通電効果
    • 1.4 パルス通電効果とSPSプロセス諸説
  • 2.代表的なSPS焼結現象と特徴例
    • 2.1 SPS加圧力効果と微細組織制御焼結
    • 2.2 SiC炭化ケイ素の低温焼結と機械的性質
    • 2.3 複合系材料、傾斜機能材料の焼結
    • 2.4 多孔質材料の焼結
  • 3.生産用SPS装置と実用化応用例
    • 3.1 各種生産用SPS装置
    • 3.2 SPS法を用いた実用材料および製品応用例
      • 3.2.1 スパッタリングターゲット材料製造への応用
      • 3.2.2 WC/Co 系ダイヤモンド精密切断ブレードへの応用
      • 3.2.3 PureナノWC 非球面レンズ金型への応用
      • 3.2.4 ブラスト装置用Al2O3/B4Cセラミックスノズルへの応用
      • 3.2.5 傾斜機能材料の合成
      • 3.2.6 ナノ結晶構造Al-Si合金の創製
第5節 超高圧SPS焼結装置の開発
  • 1.高圧発生装置の圧力発生とSPS装置への導入
    • 1.1 ピストンシリンダ装置とSPS装置
    • 1.2 ベルト装置とSPS装置
    • 1.3 ブリッジマンアンビル装置とSPS装置
    • 1.4 ドリッカマーアンビル装置とSPS装置
    • 1.5 マルチアンビル装置とSPS装置
  • 2.高圧発生装置における温度制御とSPS装置への導入
    • 2.1 高圧発生装置での高温合成と温度測定
  • 3.SPSプロセスとしての効果と圧力の効果
  • 4.超高圧SPS (UHP-SPS) 装置の現状
  • 5.UHP-SPS装置の開発と実践例
    • 5.1 装置開発
    • 5.2 温度評価
  • 6.Mg2Si熱電材料と高圧合成
    • 6.1 Mg2Si熱電材料と高圧実験
    • 6.2 SPS合成
第6節 フラッシュ焼結法の焼結機構とその応用事例
  • 1.フラッシュ焼結法の概要
  • 2.フラッシュ焼結技法
    • 2.1 フラッシュ焼結に用いる実験設備
    • 2.2 圧粉体の形状
    • 2.3 フラッシュ焼結時の電気パラメータの推移
    • 2.4 圧粉体温度の見積もり
  • 3.フラッシュ焼結時の緻密化挙動とフラッシュ焼結法の改良
    • 3.1 Voltage-to-current法での緻密化について知っておくべきこと
    • 3.2 Voltage-to-current法の改良
      • 3.2.1 フラッシュ現象時の電流制御
      • 3.2.2 Shrinkage-rate controlled flash (SCF) 法
      • 3.2.3 電界波形の工夫
      • 3.2.4 電界印加タイミングの工夫
  • 4.フラッシュ焼結時に生じる物質拡散の変化と点欠陥構成の変化
    • 4.1 焼結中期過程が生じる温度域の低温化
    • 4.2 フラッシュ状態下での結晶粒成長
    • 4.3 フラッシュ状態下における点欠陥構成の変化
  • 5.フラッシュ現象の応用

第4章 焼結プロセスの解析、シミュレーション技術

第1節 モンテカルロ法による液相焼結のシミュレーション技術
  • 1.液相焼結のモンテカルロシミュレーション方法
    • 1.1 計算セル (格子) および初期組織
    • 1.2 液相焼結シミュレーションのために導入した計算方法
      • 1.2.1 液相の濡れ
      • 1.2.2 固相粒子の再配列
      • 1.2.3 液相存在下の固相粒子の成長
      • 1.2.4 試行の頻度因子と計算ステップ数
    • 1.3 計算結果の解析法
  • 2.シミュレーション結果
    • 2.1 固相への液相の濡れ
    • 2.2 粒子の再配列による緻密化
    • 2.3 Ostwald成長の影響
  • 3.考察
第2節 光コヒーレンストモグラフィーによるセラミックスの内部構造観察
  • 1.OCT
    • 1.1 基本原理
    • 1.2 分解能
    • 1.3 観察速度
    • 1.4 ハードウェア構成
    • 1.5 OCT像の特徴
  • 2.OCTを用いたAl2O3セラミックスの内部構造観察
    • 2.1 OCT像の物理的意味
    • 2.2 OCT観察による非破壊検査と強度予測
第3節 放射光X線CTによるセラミックス内部の欠陥形成機構の解明
  • 1.常圧焼結における不均質な気孔分布
    • 1.1 微細原料粉末中の凝集体
    • 1.2 顆粒由来の欠陥構造
  • 2.加圧焼結中の欠陥構造の消失過程の観察

第5章 ファインセラミックスの焼成技術と微構造制御

第1節 無鉛BaTiO3系圧電体セラミックスにおける還元雰囲気焼成プロセスの設計と微構造制御
  • 1.耐還元無鉛圧電セラミックスとその特性向上
    • 1.1 耐還元無鉛圧電セラミックス
    • 1.2 無鉛圧電セラミックスの特性向上のためのアプローチ
  • 2.還元雰囲気下で圧電酸化物セラミックスを再現性よく焼結させるための焼成プロセス
  • 3.粒成長促進剤としてのLi2CO3の添加が (Ba,Ca) (Ti,Sn) O3セラミックスの微構造および電気的特性に及ぼす効果
    • 3.1 (Ba,Ca) (Ti,Sn) O3系圧電セラミックスと焼結温度低温化の重要性
    • 3.2 (Ba,Ca) (Ti,Sn) O3系セラミックスの作製方法
    • 3.3 Li2CO3添加 (Ba,Ca) (Ti,Sn) O3系圧電セラミックスにおける微構造と諸特性との関係
第2節 強磁場を用いたセラミックスの微構造制御とその適用事例
  • 1.磁場配向させるためのスラリー調製
  • 2.磁場中成形による結晶配向制御
  • 3.弱磁性セラミックスへの磁場配向の適用
  • 4.配向制御セラミックスの創製事例
    • 4.1 イオン導電性セラミックスでの結晶配向制御
    • 4.2 多軸配向制御
    • 4.3 配向積層制御
第3節 低温焼結塗布型シリカを用いたプリンテッドエレクトロニクスによる回路形成
  • 1.低温焼結塗布型シリカ
  • 2.プリンテッドエレクトロニクスによる配線形成
  • 3.オール印刷薄膜トランジスタの形成
第4節 化学反応を用いたセラミックスの低温製造技術とAI活用によるプロセス開発
  • 1.セラミックスの焼結と低温化への期待
    • 1.1 無機固体材料の低温製造プロセス
    • 1.2 原料間で起こる酸塩基反応による複合酸化物の室温合成
    • 1.3 非晶質含水酸化物ゲルの構造と反応性
    • 1.4 化学反応を用いたバルク製造プロセスの開発
    • 1.5 化学焼結のメカニズム
    • 1.6 化学焼結セラミックスの密度
    • 1.7 結晶化のメカニズムと組成依存性
  • 2.インフォマティクス研究の導入
    • 2.1 ロボット等の自動装置を用いた自動実験の取り組み
    • 2.2 プロセスインフォマティクスによる実験工程の最適化
第5節 回転高磁場成形による機能性セラミックスの開発と特性評価
  • 1.回転高磁場成形
  • 2.回転高磁場中の粒子の配向時間
  • 3.配向事例
    • 3.1 酸化亜鉛
    • 3.2 水酸アパタイトセラミックス
    • 3.3 圧電セラミックス
    • 3.4 透明セラミックス化
  • 4.回転磁場中紫外線硬化成形
    • 4.1 紫外線硬化反応と紫外線硬化深さ
    • 4.2 回転磁場中での紫外線硬化と配向時間
    • 4.3 回転磁場中での積層成形
第6節 コールドシンタリング法によるセラミックスの低温焼結技術とその課題
  • 1.CS法の概要
    • 1.1 実験方法
    • 1.2 水を用いたCS法
    • 1.3 SIMによるCS法の現象理解
    • 1.4 アルカリを用いたCS法
  • 2.CS法の焼結メカニズム
    • 2.1 実験方法
    • 2.2 酸を用いたCS法と焼結モデルとの比較
  • 3.CS法の更なる展開
    • 3.1 有機錯体を用いたCS法
    • 3.2 実験方法
    • 3.3 スピネル材料の焼結挙動
  • 4.CS法の応用
    • 4.1 半導体素子の例
    • 4.2 実験方法
    • 4.3 フィルムサーミスタの例
第7節 過熱水蒸気を用いた環境低負荷セラミックス焼成プロセスの開発
  • 1.新規脱脂プロセスの開発
    • 1.1 過熱水蒸気の定義および特性
    • 1.2 過熱水蒸気の利用技術
    • 1.3 厚肉アルミナ成形体の脱脂などの熱処理の検討
    • 1.4 脱脂前後の試料表面と内部
    • 1.5 金属系成形体への応用
    • 1.6 過熱水蒸気を用いた材料合成への新規応用
第8節 酸化物セラミックスのパルス通電焼結技術とそのメカニズム
  • 1.酸化物セラミックスの焼結について
  • 2.パルス通電焼結における特異な状況
  • 3.焼結と緻密化
  • 4.酸化物セラミックスにおけるパルス通電焼結の適用例
    • 4.1 透光性Al2O3
    • 4.2 易還元性酸化物のパルス通電焼結
    • 4.3 CeO2の焼結
第9節 炭化ケイ素繊維の焼結プロセスと微細構造制御
  • 1.結晶質SiC繊維 (Tyranno SA) の製造工程
  • 2.“欠陥”を正確に捉える手法ならびに“欠陥と強度の関係”について
  • 3.高強度化を目的とした具体的な繊維中の“欠陥制御”について
  • 4.Si-Al-C-O物質からSiC-Al物質への熱処理過程での変化
第10節 MAX相セラミックスTi3SiC2焼結体の力学特性の特徴とキンク強化の可能性
  • 1.配向焼結体の力学特性の結晶方位依存性
  • 2.焼結体中に形成されるキンク境界の特徴
  • 3.MAX相セラミックスにおけるキンク強化について
第11節 金属粉末を出発原料とする新しいセラミックスの製造法
  • 1.金属タングステン粒子から六方晶WO3の合成
    • 1.1 六方晶WO3の構造
    • 1.2 金属タングステンから出発して六方晶WO3を合成する2種類の方法
  • 2.タングステンブロンズの合成
    • 2.1 六方晶タングステンブロンズについて
    • 2.2 過酸化ポリタングステン酸からのタングステンブロンズKxWO3の合成法
  • 3.金属チタン粒子から非晶質酸化チタンTiO2,およびチタン酸バリウムBaTiO3ナノ粒子の合成
    • 3.1 4価のチタンイオンTi4+を含む水溶液の調製
    • 3.2 非晶質酸化チタンとアナターゼ型TiO2ナノ粒子の合成
    • 3.3 チタン酸バリウムBaTiO3ナノ粒子の合成
第12節 材料押出法によるセラミックス3次元積層造形体の作製と特性
  • 1.材料押出法とは
  • 2.セラミックス溶融物堆積法による造形体の作製
    • 2.1 コンパウンドの設計とフィラメント調製
    • 2.2 造形条件の最適化
    • 2.3 セラミックス造形体の焼成
    • 2.4 サポート材の設計
    • 2.5 造形事例
  • 3.ダイレクトインクライティング法による造形体の作製
    • 3.1 ペーストの調製および造形体の評価
    • 3.2 造形事例
第13節 硫化物系固体電解質の常温加圧焼結と電極複合体の作製プロセス
  • 1.硫化物系固体電解質の常温加圧焼結
  • 2.常温加圧焼結のメカニズム
  • 3.電極複合体および全固体電池の構築
  • 4.常温焼結材料の微細化
第14節 酸化物系ナトリウムイオン全固体電池における低温焼結化と電極形成法
  • 1.ナシコン型結晶とNa3Zr2 (SiO4) 2 (PO4) (NZSP) 電解質および電極活物質
  • 2.ガラスセラミック法の狙いとナシコン型Na3V2 (PO4) 3 (NVP) 電極の形成
  • 3.ガラスセラミックス法によるナシコン型Na3Ti2 (PO4) 3 (NTP) 電極の形成
第15節 セラミックスの焼結、金属とセラミックスの接合を同時に行う鋳造プロセスの開発
  • 1.チタン酸バリウムの焼結と純アルミニウムとの鋳造接合の同時プロセス条件
    • 1.1 研究背景及び目的
    • 1.2 実験方法
    • 1.3 実験結果及び考察
  • 2.鋳造・焼結・接合同時プロセスの想定条件下で作製したチタン酸バリウム圧粉体・焼結体の密度
    • 2.1 研究背景及び目的
    • 2.2 実験方法
    • 2.3 実験結果及び考察
第16節 直接通電焼結法を用いた導電性粉末の緻密化プロセス
  • 1.直接通電焼結プロセス
  • 2.直接通電焼結法の緻密化促進効果 Cu粉末とCa3Co4O9粉末の例
    • 2.1 実験方法
    • 2.2 直接通電焼結プロセスが各粉末の焼結挙動に及ぼす影響
    • 2.3 直接通電焼結処理の低消費電力化効果
  • 3.直接通電焼結法の反応促進効果 Mg2Si粉末の例
    • 3.1 実験方法
    • 3.2 Mg2Si系混合粉末における直接通電焼結法の緻密化および反応促進効果
    • 3.3 Mg2Si系粉末の反応焼結における直接通電焼結法の低消費電力化効果
  • 4.まとめ 直接通電焼結プロセスの効果と将来展望

第6章 金属、磁性材料の焼結技術と緻密化

第1節 焼結金属歯車の高強度化技術とその評価
  • 1.粉末冶金 (焼結) による歯車製作
  • 2.焼結金属歯車の強度に影響を及ぼす因子
  • 3.焼結金属歯車の高強度化技術とさらなる低コスト化に向けた取り組み
    • 3.1 高強度化に向けた取り組み
      • 3.1.1 高密度化と表面転造
      • 3.1.2 非Cr系材料
      • 3.1.3 超高密度焼結金属丸棒歯切りの試み
    • 3.2 さらなる低コスト化に向けた取り組み (高圧縮性粉末の採用)
  • 4.焼結金属歯車実用化に向けての課題
    • 4.1 低コスト化に向けての歯研レスの可能性
    • 4.2 低密度+表面転造
    • 4.3 コスト以外のメリット
    • 4.4 溶製材では実現できない材料成分の採用で高強度化
    • 4.5 はすば歯車の角部の密度
    • 4.6 高荷重域での曲げ強度
第2節 アルミナ粒子分散マグネシウム焼結体の作製と特性評価
  • 1.アルミナ粒子分散マグネシウム焼結体の作製とその評価
    • 1.1 Al2O3/Mg SPS体の作製プロセス
    • 1.2 評価方法
      • 1.2.1 組織観察および分析
      • 1.2.2 密度
      • 1.2.3 機械的性質
    • 1.3 結果および考察
      • 1.3.1 Al2O3/Mg複合粉末
      • 1.3.2 Al2O3/Mg SPS体
    • 1.4 まとめ
  • 2.アルミナ粒子分散マグネシウム粉末を用いた純マグネシウムへの表面改質の試み
    • 2.1 20/0/20vol%積層成形SPS体の作製プロセス
    • 2.2 評価方法
      • 2.2.1 組織観察および分析
      • 2.2.2 密度
    • 2.3 結果および考察
      • 2.3.1 組織
      • 2.3.2 密度
    • 2.4 まとめ
第3節 ネットシェイプHIP技術のロケットエンジン部品への適用
  • 1.概要
  • 2.ネットシェイプHIP技術のメリット、デメリット
  • 3.HIP処理後の形状予測解析
  • 4.ネットシェイプHIP焼結材の製造工程
    • 4.1 中子、カプセル容器製造
    • 4.2 粉末充填
    • 4.3 HIP処理
    • 4.4 中子除去
  • 5.ロケットエンジン部品への適用事例
第4節 微粒子Ti (C,N) の配置による超微粒超硬合金 (SCPT合金) の開発とその特性
  • 1.従来超微粒超硬合金の問題点
    • 1.1 VC無添加超微粒超硬合金実現への道筋
  • 2.新超微粒超硬合金SCPTの開発
    • 2.1 炭窒化物単独添加による粒成長抑制
      • 2.1.1 目的
      • 2.1.2 実験方法
      • 2.1.3 実験結果および考察
      • 2.1.4 まとめ
    • 2.2 Ti (C,N) 添加 (TiO2出発) +Cr3C2複合添加超微粒超硬合金 (SCPT合金) の合金特性
      • 2.2.1 目的
      • 2.2.2 実験方法
      • 2.2.3 実験結果
      • 2.2.4 考察
      • 2.2.5 まとめ
    • 2.3 実機を用いての切削実験
      • 2.3.1 基礎データ取得
      • 2.3.2 旋盤を用いての切削実験
第5節 MM/SPS法を用いた複合調和組織材料の作製とその特性
  • 1.調和組織制御
  • 2.複合調和組織制御
  • 3.ハイス鋼/炭素鋼複合調和材料の強度と延性の両立
    • 3.1 目的
    • 3.2 実験方法
    • 3.3 実験結果および考察
  • 4.超硬/ハイス鋼複合調和組織材料の摩耗特性と衝撃特性
    • 4.1 目的
    • 4.2 実験方法
  • 5.モリブデン/銅複合調和組織材料の熱膨張率と熱伝導性
    • 5.1 目的
    • 5.2 実験方法
    • 5.3 実験結果および考察
第6節 放電焼結法による炭素材料分散金属基複合材料の作製と特性評価
  • 1.放電焼結法による金属基複合材料の作製
  • 2.Al基複合材料
  • 3.銅基複合材料
  • 4.鉄鋼基複合材料
第7節 放電プラズマ焼結による生体用チタン材料の作製と特性評価
  • 1.緒言
  • 2.実験方法
    • 2.1 焼結体作製方法
    • 2.2 力学特性評価方法
  • 3.生体用チタン焼結材料のミクロ構造
  • 4.生体用チタン焼結材料の力学特性
    • 4.1 摩擦摩耗特性
    • 4.2 疲労特性
第8節 金属積層造形におけるその場観察とレーザ焼結メカニズム
  • 1.金属積層造形
  • 2.パウダーベッドフュージョンにおけるその場観察の例
  • 3.なぜその場観察が重要か
  • 4.パルスレーザ照明を用いた観察
  • 5.各プロセスパラメータにおけるバルクサンプルの機械特性と結晶
  • 6.スパッタの飛散と機械特性の予測
第9節 熱間加圧焼結法による金属間化合物の作製と熱電変換特性
  • 1.熱電効果の基礎
  • 2.Bi2Te3系化合物
  • 3.熱電変換材料における傾斜構造化
    • 3.1 熱電発電特性に対する傾斜構造化の効果
    • 3.2 熱電冷却特性に対する傾斜構造化の効果
第10節 導電性銅ナノインクの設計、焼成技術と回路形成
  • 1.銅ナノ粒子の特性とインク設計
    • 1.1 銅ナノ粒子の製法と特性
    • 1.2 銅ナノインクの設計
  • 2.焼成技術
    • 2.1 銅ナノ粒子の焼結
    • 2.2 焼成方法
    • 2.3 フラッシュ光を利用した焼成
  • 3.銅ナノインクの印刷と実用化に向けた検討
    • 3.1 各種印刷法と銅ナノインク
    • 3.2 フレキソ印刷を用いた紙上でのRFタグアンテナ形成
    • 3.3 スクリーン印刷
第11節 金属ナノ粒子の焼結過程における結晶構造変化とその評価
  • 1.X線回折測定による結晶構造解析
    • 1.1 結晶について
    • 1.2 X線回折について
    • 1.3 結晶子サイズについて
  • 2.金属ナノ粒子の合成と焼結接合への応用
    • 2.1 液相還元法による金属ナノ粒子の合成
    • 2.2 粒径分布を制御したCuナノ粒子の合成および焼結接合への応用
    • 2.3 金属ナノ粒子焼結過程の高温X線回折測定
第12節 金属粉末射出成形法によるFe-Cr-Si系軟磁性材料の開発とその特性
  • 1.磁気特性について
  • 2.電子制御式燃料噴射装置について
  • 3.試験片作製と評価方法
  • 4.材料の諸特性
    • 4.1 焼結特性
    • 4.2 金属組織
    • 4.3 電気抵抗率
    • 4.4 直流磁気特性
      • 4.4.1 磁束密度
      • 4.4.2 最大透磁率
      • 4.4.3 保磁力
    • 4.5 耐食性
第13節 高密度軟磁性磁性金属/フェライトコンポジットの焼結技術と緻密化
  • 1.磁性コンポジットの製造法
    • 1.1 軟磁性金属/フェライトコンポジットの作製法
    • 1.2 今まで開発された軟磁性磁性金属/フェライトコンポジット
    • 1.3 軟磁性金属/フェライトコンポジットの課題
    • 1.4 課題解決法
  • 2.実験法
    • 2.1 (NiMnZn) Fe2O4および (MnZn) Fe2O4合成用の混合物の調製
    • 2.2 金属/フェライトコンポジットの作製
    • 2.3 特性評価
  • 3.実験結果および考察
    • 3.1 粉体特性が成形体の微細構造に及ぼす影響
    • 3.2 粉体特性が焼結体の微細構造に及ぼす影響
    • 3.3 コンポジットの電気・磁気特性
  • 4.まとめ
第14節 放電プラズマ焼結法によるSm-Fe系磁石の作製と磁気特性
  • 1.Sm-Fe-N磁石
    • 1.1 Sm-Fe-N磁石の製造方法
    • 1.2 基本特性
  • 2.Sm-Fe-N磁石
    • 2.1 放電プラズマ焼結法
    • 2.2 放電プラズマ焼結法の改良
      • 2.2.1 添加元素による改良
      • 2.2.2 放電プラズマ焼結法の改良

執筆者

  • JFEスチール 株式会社 芦塚 康佑
  • 地方独立行政法人 東京都立産業技術研究センター 岩岡 拓
  • 戸田工業 株式会社 黒川 晴己
  • 東邦チタニウム 株式会社 堺 英樹
  • 住友化学 株式会社 尾﨑 大智
  • 奈良工業高等専門学校 谷口 幸典
  • 九州大学 三浦 秀士
  • 昭栄化学工業株 株式会社 野村 武史
  • 法政大学 森 隆昌
  • 株式会社 KRI 林 裕之
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 堀田 裕司
  • 株式会社 神戸製鋼所 前川 明紀
  • 東北大学 吉川 昇
  • 岡山大学 岸本 昭
  • NJSクリエイト 株式会社 鴇田 正雄
  • 岡山理科大学 森 嘉久
  • 名古屋大学 山本 剛久
  • 株式会社 村田製作所 松本 修次
  • 地方独立行政法人 神奈川県産業技術総合研究所 高橋 拓実
  • 横浜国立大学 多々見 純一
  • 国立研究開発法人 物質・材料研究機構 大熊 学
  • 中部大学 坂本 渉
  • 国立研究開発法人 物質・材料研究機構 鈴木 達
  • 国立研究開発法人 物質・材料研究機構 三成 剛生
  • 鄭州大学 孫 晴晴
  • 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 山口 祐貴
  • 長岡技術科学大学 田中 諭
  • 長岡技術科学大学 小柏 悠太郎
  • 株式会社 村田製作所 舟橋 修一
  • 大阪公立大学 中平 敦
  • 長岡技術科学大学 南口 誠
  • 山口東京理科大学 石川 敏弘
  • 北海道大学 池田 賢一
  • 金沢工業大学 露本 伊佐男
  • 香川県産業技術センター 片岡 良孝
  • 香川県産業技術センター 横田 耕三
  • 大阪公立大学 作田 敦
  • 大阪公立大学 本橋 宏大
  • 大阪公立大学 林 晃敏
  • 九州大学 林 克郎
  • 秋田大学 後藤 育壮
  • 福井工業大学 井藤 幹夫
  • 鳥取大学 小出 隆夫
  • 玉川大学 川森 重弘
  • 株式会社 IHI 三原 礼
  • 日本特殊合金 株式会社 髙田 真之
  • 立命館大学 藤原 弘
  • 広島大学 佐々木 元
  • 広島大学 杉尾 健次郎
  • 静岡大学 菊池 将一
  • 東京大学 長藤 圭介
  • 工学院大学 桑折 仁
  • 石原ケミカル 株式会社 有村 英俊
  • 地方独立行政法人 京都市産業技術研究所 塩見 昌平
  • 日本ピストンリング 株式会社 木村 正宏
  • 同志社大学 廣田 健
  • 千葉工業大学 齋藤 哲治

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体裁・ページ数

A4判 525ページ

ISBNコード

978-4-86798-009-5

発行年月

2024年2月

販売元

tech-seminar.jp

価格

80,000円 (税別) / 88,000円 (税込)

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