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セラミックス焼成プロセスの省エネ化とシミュレーション技術

セラミックス焼成プロセスの省エネ化とシミュレーション技術

～低温、短時間での焼成を行うには / プロセスの効率化、改善手法～
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開催日

  • 2023年6月29日(木) 11時00分 ～ 16時15分

受講対象者

  • セラミックス技術者一般、特により低温・短時間での焼結技術を求める企業関係者
  • 金属材料やセラミックス材料の研究開発に従事する技術者や研究者
  • 焼結シミュレーションに関心のある方
  • 焼結シミュレーションの導入を検討している方
  • 企業内で焼結製品の開発や製造に従事している方

修得知識

  • 低温迅速焼結と物質移動の促進現象との関連性
  • 問題解決にミリ波加熱を利用することができるようになる
  • 高融点ホウ化物の適用が期待される分野
  • 特に核融合エネルギー開発についての最新状況の話題
  • 高融点ホウ化物の焼結性や耐酸化性向上に向けた新しい冶金的手法の知見
  • 焼結シミュレーションの現状
  • 焼結シミュレーションでできることや解析できること
  • 焼結シミュレーションに必要な入力情報や実験データ
  • 焼結シミュレーションの活用方法

プログラム

第1部 ミリ波照射によるセラミックスの低温・迅速焼成と物質移動の促進

(2023年6月29日 11:00〜12:30)

　マイクロ波の内波長の短いミリ波を利用すると、ほとんどのセラミックスに自己発熱をもたらし、均質な焼結体が低温・短時間で得られることがわかってきました。これまで現象論として紹介されてきたセラミックスのミリ波焼結をミリ波照射下での拡散促進と結び付け、理論的裏付けを得ています。拡散促進と関係したデバイスの特性向上も紹介します。

  1. 24GHzミリ波照射装置 (2007年より岡山大学で稼働)
  2. 電磁波周波数帯 (ミリ波:30GHz〜300GHz (λ:1cm〜1mm) )
  3. ミリ波加熱と従来技術
  4. マイクロ波加熱 (ミリ波も含む) の特徴
  5. センチ波ではなくなぜミリ波?
  6. 講演者のミリ波加熱によるこれまでの研究
    1. 低温・迅速焼結 (窒化アルミニウムの低温迅速焼結と特性)
    2. ペロブスカイト型結晶構造系の拡散対での拡散促進の検証
    3. 拡散に関係した特性向上
      1. イオン伝導促進 (電位勾配下でのイオン輸送に対する促進効果)
      2. 酸化物イオン伝導:20倍 (YSZ) 、30倍 (LSGM) の促進効果
      3. 高温電気化学デバイスの特性向上 →SOFC (50〜60%の発電効率向上)
      4. クリープ (高温塑性変形能力の向上) 誘電率、誘電損との関係
    • 質疑応答

第2部 高融点ホウ化物の特性を下げることなく低温焼結を可能にする新助剤の開発

(2023年6月29日 13:30〜15:00)

　高融点ホウ化物は高温材料や工具材料としての利用のみならず、優れた放射線遮蔽性能が期待されるため、原子力、未来のエネルギー源として期待される核融合炉、加速器医療、宇宙空間居住などの分野においては、高温、腐食、放射線などの極限環境に耐えるあるいは遮断するための材料としても期待されます。
　本講演では、高融点ホウ化物の更なる社会実装の阻害要因となっていた難焼結性や耐酸化性を向上するための当研究グループのシーズについて紹介します。

  1. 高融点ホウ化物に期待される適用分野
  2. 高融点ホウ化物の適用が期待される核融合炉開発
  3. 高融点ホウ化物の焼結における課題
  4. 高融点ホウ化物の焼結性改善のための方法論
  5. 高融点ホウ化物の新規焼結助剤の開発
  6. 新規焼結助剤の特徴
  7. 新規焼結助剤を用いた高融点ホウ化物の材料組織
  8. 新規焼結助剤を用いた高融点ホウ化物の強度特性
  9. 軟X線発光分光法によるホウ化物の局所化学結合特性評価
  10. 高融点ホウ化物の高温酸化特性
  11. 高融点ホウ化物の高温酸化特性改善に向けた従来の方法
  12. 高融点ホウ化物の高温酸化特性改善に向けた新規技術
  13. 高融点ホウ化物の研究開発の今後
    • 質疑応答

第3部 セラミックスの焼成プロセスのシミュレーション技術

(2023年6月29日 15:15〜16:15)

　焼結プロセスは、セラミックスや金属などの製造工程として幅広く活用されているにもかかわらず、いまだに技術者のノウハウに頼ったトライアンドエラーによる製品開発や問題解決が図られている。このような状況を改善するため、我々は支援ツールとしての焼結シミュレーションを開発している。
　本講座によって焼結シミュレーションの有用性を知っていただき、将来的に焼結シミュレーションを導入し活用することで焼結プロセスの高効率化や改善を図っていただきたい。
　セラミックスや金属の一部では、微細な原料粉末を成形後、炉によって高温で加熱して緻密化を図る焼結工程を行うことで製品を得ており、この焼結工程は製品の特性を大きく左右する重要な工程である。実際に焼結材料を開発する場合や製造する場合には多くの問題が起こり得る。このような問題を克服するには、現状では試行錯誤で、とにかく造っては評価して、その結果を反映させて再度造るという繰り返しで対応していることがほとんどである。
　JFCCでは焼結現象をシミュレートするモンテカルロ法 (MC) やMCと粘塑性有限要素法 (FEM) を連携させた独自の手法を開発しており、本講座ではその原理やものづくり支援ツールとしてのシミュレーション事例や活用方法などを述べる。

  1. 焼結とは
    1. 焼結とは何か
    2. 焼結のメカニズム
  2. 焼結シミュレーション開発の背景
    1. 焼結プロセスの実際
    2. 焼結シミュレーション開発の動機
    3. 焼結シミュレーションの特徴
  3. 焼結時の組織変化ミクロシミュレーション (MC手法)
    1. 原理
    2. シミュレーションの事例
  4. 焼結時の形状変化マクロシミュレーション (MC-FEM連携手法)
    1. 原理
    2. シミュレーションの事例
  5. 焼結シミュレーションの活用方法
    1. シミュレーションでわかること適用分野例
    2. 焼結シミュレーションソフトウェアSinterProの紹介と活用方法
    • 質疑応答
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講師

  • 岸本 昭 氏
    岡山大学 学術研究院 環境生命自然科学学域
    教授
  • 笠田 竜太 氏
    東北大学 金属材料研究所 原子力材料工学研究部門
    教授
  • 野村 浩 氏
    一般社団法人ファインセラミックスセンター 材料技術研究所 先進プロセス設計グループ
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主催

株式会社 技術情報協会
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お問い合わせ

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: 55,000円 (税別) / 60,500円 (税込)
複数名
: 50,000円 (税別) / 55,000円 (税込)

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  • 2名様以上でお申込みの場合、1名あたり 50,000円(税別) / 55,000円(税込) で受講いただけます。
    • 1名様でお申し込みの場合 : 1名で 55,000円(税別) / 60,500円(税込)
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    • 3名様でお申し込みの場合 : 3名で 150,000円(税別) / 165,000円(税込)
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アカデミック割引

  • 1名様あたり 30,000円(税別) / 33,000円(税込)

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  • 学校教育法にて規定された国、地方公共団体、および学校法人格を有する大学、大学院、短期大学、附属病院、高等専門学校および各種学校の教員、生徒
  • 病院などの医療機関・医療関連機関に勤務する医療従事者
  • 文部科学省、経済産業省が設置した独立行政法人に勤務する研究者。理化学研究所、産業技術総合研究所など
  • 公設試験研究機関。地方公共団体に置かれる試験所、研究センター、技術センターなどの機関で、試験研究および企業支援に関する業務に従事する方
  • 支払名義が企業の場合は対象外とさせていただきます。
  • 企業に属し、大学、公的機関に派遣または出向されている方は対象外とさせていただきます。

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