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ロータス形状ポーラス金属の応用開発

Research Project

Project/Area Number 11792022
Research Category

Grant-in-Aid for University and Society Collaboration

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Metal making engineering
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

中嶋 英雄  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (30134042)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 村山 弘  株式会社村山製作所, 代表取締役(研究職)
池田 輝之  大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (40314421)
村上 健児  大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (60112067)
大串 哲朗  三菱電機株式会社, 先端技術総合研究所, 主席研究員
丸山 嘉一郎  有限会社丸総ビジネス, 代表取締役(研究職)
太田 健一  大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10150351)
Project Period (FY) 1999 – 2001
Project Status Completed (Fiscal Year 2001)
Budget Amount *help
¥8,400,000 (Direct Cost: ¥8,400,000)
Fiscal Year 2001: ¥8,400,000 (Direct Cost: ¥8,400,000)
Keywordsポーラス金属 / 多孔質金属 / ロータス金属 / 熱交換器 / 人工歯根 / 医療機具 / 軸受け / スポーツ用品 / 機械的性質 / フィルター / ヒートパイプ / 過熱蒸気発生装置
Research Abstract

本研究では,25気圧までの水素,窒素あるいはそれらとアルゴンとの混合ガス雰囲気下で金属を溶解しそれを一方向凝固させることによって気泡(ポア)に直接的な方向性をもたせたロータス(レンコン)型ポーラス金属を作製した.これまでに作製した主なものは,銅,銅-アルミニウム合金,黄銅,鉄,鉄-クロム合金,ステンレス鋼,ニッケル,ニッケル基超合金,マグネシウム,アルミニウム,アルミニウム合金,チタンなどである.このうち平成13年度の研究でポーラス化に成功した金属は黄銅,鉄-クロム合金,ステンレス鋼,ニッケル基超合金,マグネシウム,チタンである.
さらに,これらのロータス材料のポアサイズは溶融金属の凝固速度に大きく依存すること,ポロシティは水素あるいは窒素のガス圧力ばかりではなく,不活性ガスであるアルゴンの影響も大きいことを明らかにした.また,デンドライト組織はポアの成長に大きく影響しポア形状を変化させることを明らかにした.水素を用いて作製したポーラスマグネシウムは比重が1以下の水に浮く超軽量材料として注目される.ポーラスチタンを作製することにも成功した.作製された金属合金の引張り,圧縮,曲げ,疲労などの強度試験を行ない,それらの性質はポアの方向に強く依存することを初めて明らかにした.また,有限要素法を用いて強度特性のシミュレーションも行った.さらに、内部摩擦,弾性定数,熱膨張係数,熱伝導度,電気伝導度,ヤング率を測定しデータベースを充実させた.
これらの材料を用いて,フィルター,静圧軸受けの試作品を作製し,性能試験を行なった結果,ポーラス金属を用いることの有用性が確認できた.熱交換器の基礎実験を行ない,従来製品よりはるかに優れた性能を有することを実証し,製品化の実現性が高くなった.ポーラスインプラントを動物に埋入し,動物実験を行なった結果,ポア内に骨細胞および繊維芽細胞の侵入が認められた.つまり,ポーラスチタン,ステンレス鋼が人工歯根,人工骨に使用できる見通しを付けることができた.さらに,平成14年4月ロータス形状ポーラス銅を用いたゴルフパター製品が株式会社リョービから発売されることになった.以上のように,最終年度で,当初の応用開発の目的を達成でき,一部は当初の目標になかった製品化をも実現した.

Report

(3 results)
  • 2001 Annual Research Report
  • 2000 Annual Research Report
  • 1999 Annual Research Report

Research Products

(32 results)

All Other

All Publications (32 results)

  • [Publications] S.K.Hyun, K.Murakami, H.Nakajima: "Anisotropic mechanical properties of porous copper fabricated by unidirectional solidification"Materials Science and Engineering. A299. 241-248 (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] H.Nakajima, S.K.Hyun, K.Ohashi, K.Ota, K.Murakami: "Fabrication of porous copper by unidirectional solidification under hydrogen and its properties"Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects. 179. 209-214 (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] H.Nakajima, S.K.Hyun, K.Ohashi, K.Ota, K.Murakami: "Fabrication and properties of porous metals by unidirectional solidification under high pressure of hydrogen"Journal of the High Pressure School. 37-40 (2001)

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  • [Publications] 太田健一, 大橋憲, 中嶋英雄: "水素ガスポアを持つポーラス銅の内部摩擦"伸銅技術研究会誌. 第40巻 1号. 238-242 (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Hideo Nakajima: "Invariant Reaction of Liquid → Solid + Gas -Gas-Evolution Crystallization Reaction-"Materials Transactions. 42. 1827-1829 (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 本津茂樹, 赤井正哉, 池田輝之, 西川博昭, 細井美彦, 中嶋英雄: "ハイドロキシアパタイト薄膜被覆ロータス型ポーラスステンレス鋼インプラントの作製"生体材料. 19. 161-165 (2001)

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  • [Publications] 村上健児, 藤田直也, 花立有功, 安立振一郎, 中嶋英雄: "鉄粉末の大気中プラズマ溶射で得られた粉末粒子、スプラットおよび皮膜の組織"高温学会誌. 27. 249-256 (2001)

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  • [Publications] S.Yamamura, H.Shiota, K.Murakami, H.Nakajima: "Evaluation of porosity in porous copper fabricated by unidirectional solidification under pressurized hydrogen"Materials Science and Engineering. A318. 137-143 (2001)

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  • [Publications] S.K.Hyun, H.Nakajima: "Fabrication of lotus-structured porous iron by unidirectional solidification under nitrogen gas"Cellular Metals and Metal Foaming Technology. 181-186 (2001)

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  • [Publications] S.K.Hyun, K.Murakami, H.Nakajima: "Mechanical properties of lotus-structured porous copper fabricated by unidirectional solidification"Cellular Metals and Metal Foaming Technology. 421-424 (2001)

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  • [Publications] 中嶋英雄: "ロータス型ポーラス金属"ふぇらむ. Vol.6 No.9. 701-707 (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 中嶋英雄: "第2回セル状金属および発泡金属に関する国際会議報告"まてりあ. 第40巻 第10号. 891 (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] S.Yamamura, K.Murakami, H.Shiota, H.Nakajima: "Evaluation of porosity in lotus-type porous copper solidified in gas atmosphere"Cellular Metals and Metal Foaming Technology. 425-428 (2001)

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  • [Publications] 中嶋英雄: "ナノマテリアルの最新技術"シーエムシー. 4(267-270) (2001)

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  • [Publications] 中嶋英雄: "新材料2000"東レ. 4(237-340) (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] S.K.Hyun: "Mechanical Properties of Porous Copper Fabricated by Unidirectional Solidification under High Pressure Hydrogen,"Proc.of Int.Conf.on Solid-Solid Phase Transformations'99. 341-344 (1999)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] S.K.Hyun: "Anisotropic Mechanical Properties of Porous Copper Fabricated by Unidirectional Solidification,"Mater.Sci.and Eng.,A. 299. 241-248 (2001)

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  • [Publications] H.Nakajima: "Fabrication of porous copper by unidirectional splidification under hydrogen an its properties,"Colloids and Surfaces A. 179. 209-214 (2001)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] K.Ota: "High damping porous copper fabricated by unidirectional solidification under high pressure hydrogen,"Proc.of Int.Conf.on IFUAS-12. (印刷中). (2001)

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  • [Publications] H.Nakajima: "Fabrication and properties of porous metals by unidirectional solidification under high pressure of hydrogen,"Metalowedenie. (印刷中). (2001)

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  • [Publications] 中嶋英雄: "一方向凝固法によるポーラス銅の創製と機械的性質"伸銅技術研究会誌. 39. 207-214 (2000)

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  • [Publications] 中嶋英雄: "ポーラス金属の創製と応用"マテリアルインテグレーション. 12. 37-44 (1999)

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  • [Publications] 中嶋英雄: "ロータス形状ポーラスメタルの創製"生産技術誌. 51. 60-62 (1999)

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  • [Publications] 中嶋英雄: "ロータス形状ポーラスメタルの創製"バウンダリー. 10. 9-11 (1999)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] 中嶋英雄: "軽くて強いポーラス金属"機能材料. 20. 27-34 (2000)

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  • [Publications] 中嶋英雄: "孔の向きのそろったポーラス金属"高温学会誌. 26. 95-100 (2000)

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      2000 Annual Research Report
  • [Publications] S. K. Hyun: "Mechanical Properties of Porous Copper Fabricated by Unidirectional Solidification under High Pressure Hydrogen"Proceedings of International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99. 341-344 (1999)

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      1999 Annual Research Report
  • [Publications] Hideo Nakajima: "Fabrication of porous copper by unidirectional solidification under hydrogen and its properties"Collids and Surfaces A. (印刷中).

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      1999 Annual Research Report
  • [Publications] K. Ota: "High damping porous copper fabricated by unidirectional solidification under high-pressure hydrogen"ICIFUAS-12. (印刷中).

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      1999 Annual Research Report
  • [Publications] H. Nakajima: "Fabrication and properties of porous metals by unidirectional solidification under high pressure of hydrogen"Metalowedenie. (印刷中).

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      1999 Annual Research Report
  • [Publications] 中嶋英雄: "ロータス形状ポーラスメタルの創製"生産技術誌. 51(3). 60-62 (1999)

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  • [Publications] 中嶋英雄: "軽くて強いポーラス金属"機能材料. 20(4)(印刷中). (2000)

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Published: 2001-03-31   Modified: 2016-04-21  

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