Project/Area Number |
22K10048
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 57040:Regenerative dentistry and dental engineering-related
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Research Institution | Fukuyama University |
Principal Investigator |
中東 潤 福山大学, 工学部, 准教授 (40341200)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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Keywords | 水素 / チタン合金 / 結晶粒微細化 / 耐力 / 引張特性 / チタン / 超塑性 / 歯科補綴物 |
Outline of Research at the Start |
歯科補綴物の一つであるチタン合金製メタルフレームにおいては現在、鋳造法やCAD/CAM法等によって製造されているが、精度や強度、設備費等の問題がある。本研究では、歯科用チタン合金に「水素処理法」を適用して本合金のナノ組織化を図り、得られた微細粒チタン合金を用いた超塑性加工法(金属が水飴の如く伸びる現象を用いた加工法)によるメタルフレームの新製造プロセスを確立することで従来の製造方法における多くの問題の解決を目指す。
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Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、歯科医療用チタン合金の一つであるα+β型Ti-6Al-7Nb合金に水素処理法(水素吸蔵-溶体化・マルテンサイト化-熱間圧延-脱水素)を適用させ、結晶粒の微細化(ナノ組織化)を目指した。水素吸蔵後のTi-6Al-7Nb合金のβ変態点を組織観察法によって把握した後、最適な水素吸蔵量、熱間圧延温度を調べた。その結果、まず水素吸蔵後のTi-6Al-7Nb合金のβ変態点であるが、0.5wt.%の水素吸蔵量で約200K程度低下することがわかった。次に、この結果を基に水素処理を試みた。水素吸蔵量の異なる試料(0.3~0.9%wt.%)を作製、さらに圧下率80%が可能な熱間圧延温度を調べて試みた結果、水素を0.5wt.%程度吸蔵させ、その後β変態点よりも100K高い温度で溶体化・マルテンサイト化し、熱間圧延温度を923K、脱水素温度を873Kとすることで、均一な微細粒組織が得られることが分かった。ただし、水素吸蔵量を0.7wt.%以上にすると組織の均一性が低下することも分かった。以上の結果より、α+β型Ti-6Al-7Nb合金が水素処理法によって微細組織化するための条件は概ね把握することができた。水素処理によって微細組織化したTi-6Al-7Nb合金の常温引張試験を行った結果、0.2%耐力は1318MPaを示し、約30%の高強度化が達成された。ただし伸びが3%とやや低いので、水素処理条件の更なる最適化が必要である。α+β型チタン合金においては、バルクの状態で結晶粒径を1μm以下にする結晶粒微細化法が極めて少ないことが知られているが、この水素処理法を行うことで、本合金の微細粒組織が得られるという知見を得ることができた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
歯科医療用チタン合金の一つであるTi-6Al-7Nb合金への水素処理法(水素吸蔵-溶体化・マルテンサイト化-熱間圧延-脱水素)の適用は、最適水素処理条件が概ね把握できたこともあり、順調と捉えている。水素処理法を行う上で必要な水素処理炉の修理が半導体不足の影響を受けてやや遅れたということもあり、微細組織の組織的特徴の把握までには至らなかったが、次年度予定していた常温引張特性の把握ができた。
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Strategy for Future Research Activity |
TI-6Al-7Nb合金の最適水素処理条件と微細粒化した合金の常温引張特性は概ね把握できたので、今後は予定通り微細粒Ti-6Al-7Nb合金の超塑性引張特性を明らかにしていく。具体的には超塑性伸びを変形応力に及ぼす温度と初期ひずみ速度の影響や、超塑性変形後の組織を観察して超塑性特性を明らかにする。また、2022年度に予定していた微細粒組織の組織的特徴を調べていく。
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