セラミックス焼結プロセスにおける分析・評価・解析技術

セラミックス焼結プロセスにおける分析・評価・解析技術

―狙った特性を得るための予測技術を解説―

講師

千葉工業大学 機械工学科 教授　原 祥太郎 氏
[略歴]
2005.3 東京大学 大学院工学系研究科 機械工学専攻 博士課程修了
2005.4 東京大学 大学院工学系研究科 機械工学専攻 助手／助教
2009.8 ペンシルバニア大学 材料科学工学専攻 短期客員研究員
2010.7 東京大学 大学院工学系研究科 機械工学専攻 特任講師
2013.4 東京大学 生産技術研究所 エネルギー工学連携研究センター 特任講師
2015.4 千葉工業大学 工学部 機械工学科 准教授
2025.4 千葉工業大学 工学部 機械工学科 教授

セミナー趣旨

固相焼結プロセスは、燃料電池やセラミックコンデンサなどの特性を決定づける重要な製造プロセスですが、所望の特性を得るためには、焼結体の変形速度や微構造レベルの挙動を正しく理解しておく必要があります。特に、積層レイヤ―を一体で焼結するプロセスでは、より一層高度な焼結コントロール技術が求められ、焼結条件によっては、焼結体の変形や破壊といったデバイスの信頼性を大きく低下させる課題に直面します。現状ではこうした焼結プロセス設計に対し、試行錯誤的なアプローチが主体となっています。
　そこで本セミナーでは、焼結プロセスを高度に制御するための技術である、焼結体の微構造分析技術、計算機シミュレーションによる焼結予測技術、一体焼結プロセスの変形理論や観察技術などについて概説します。また、固体酸化物形燃料電池の電極製造設計に応用した取り組みや最新の焼結予測技術についても紹介します。

セミナー講演内容

１．焼結プロセスの基礎
　1.1 固相焼結の駆動力
　1.2 焼結中のマクロスケールな変形
　1.3 焼結中のメゾスケールな微構造変化
　1.4 焼結中のミクロスケールな拡散
　1.5 固相焼結制御の課題

２．焼結体の微構造評価技術
　2.1 焼結体製造方法
　2.2 構造パラメータ
　2.3 走査型電子顕微鏡像による二次元構造評価
　2.4 集束イオンビーム－走査型電子顕微鏡複合装置による三次元構造評価

３．焼結中の微構造変化の予測技術
　3.1 微構造予測シミュレーション技術概要
　3.2 微構造予測シミュレーション基礎アルゴリズム
　3.3 妥当性検証
　3.4 予測例および適用範囲

４．一体焼結プロセスの評価技術
　4.1 自由焼結／拘束焼結／一体焼結
　4.2 自由焼結体の収縮変形のその場観察
　4.3 一体焼結体のそり変形のその場観察
　4.4 焼結の力学モデル基礎
　4.5 焼結の力学パラメータ
　4.6 一体焼結の有限要素法シミュレーション予測例

５．最近のトピック
　5.1 固体酸化物形燃料電池材料への適用事例
　5.2 様々な特性予測への応用

６．質疑応答