1996 Fiscal Year Annual Research Report
バイオセラミック・コーティング材の界面残留応力評価に関する研究
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06452142
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| Research Institution | HOKKAIDO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
鵜飼 隆好 北海道大学, 工学部, 教授 (00001165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴野 純一 北海道大学, 工学部, 助手 (60206141)
村林 俊 北海道大学, 工学部, 助教授 (30200306)
但野 茂 北海道大学, 工学部, 助教授 (50175444)
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| Keywords | バイオセラミックス / コーティング界面 / 残留応力 / 白色X線 / 非破壊評価 |
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| Research Abstract |
1.白色X線と弾性表面波によるハイブリッド測定法の開発
当初の計画では、アモルファス構造となるコーティング層の残留応力を弾性表面波で測定する予定であった。しかし、アルミナセラミックスコーティング層に一部見られたアモルファス構造は、チタン系セラミックスやアパタイト系セラミックスの良好なコーティング層においては見られなかった。一方、これまでの成果から、白色X線による測定法はコーティング材の界面近傍の残留応力測定に極めて有効であることがわかった。そこで今年度は、白色X線による測定法を発展させ、新たに、中間層を有するコーティング材の残留応力測定法を検討した。そして、3層からなる材料の界面近傍の三次元残留応力を同時に非破壊的に測定する方法を開発した。
2.ハイブリッド測定法によるコーティング材料の残留応力測定
今年度開発した3層からなる材料の残留応力に対応した白色X線による測定法を用いて、中間層を有するハイドロキシアパタイトコーティング材の界面近傍の三次元残留応力を評価した。測定試料は、チタン(Ti)基材にチタニア(Ti02)の中間層とハイドロキシアパタイト(HAp)のコーティング層をプラズマ溶射法によりコーティングして作製した。測定の結果、以下のことが明らかとなった。HApコーティング層では、表面で高い圧縮応力が接合界面で引張りに変わる急な応力こう配を示した。Ti基材では、接合界面で圧縮の残留応力が深さ方向に沿って引張りに変わる応力変化が見られた。中間層を有する試料では、コーティング層のみの試料に比べコーティング層と基材の残留応力がともに減少した。
3.研究のまとめ
本研究の成果をまとめ、評価方法に関する考察を行い、今後の発展を計った。
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[Publications] J. Shibano, 他2名: "Polychromatic X-ray Method for Residual Stress Measurement in a Subsurface Layer" Experimental Mechanics. 36・1. 24-32 (1996)
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[Publications] 柴野純一,他3名: "白色X線法による研削されたアルミナセラミックスの残留応力測定" 非破壊検査. 45・5. 349-355 (1996)
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[Publications] 柴野純一,他3名: "セラミックスの残留応力測定における白色X線侵入深さの影響" 北海道大学高エネルギー超強力X線回折室年報. 13. 24-28 (1996)
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[Publications] 柴野純一,他4名: "ハイドロキシアパタイト焼結時に生じる残留応力" 日本機械学会論文集. 63・607C(掲載決定). (1997)
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[Publications] 但野茂,他3名: "ハイドロキシアパタイトをコーティングしたチタンインプラントの残留応力評価" 日本機械学会論文集. 63・607A(掲載決定). (1997)
