2017 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of biocompatible functionally graded materials considering creation of bimaterials-interphase in spark plasma sintering
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15H03891
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
東郷 敬一郎 静岡大学, その他部局等, 理事 (10155492)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
島村 佳伸 静岡大学, 工学部, 教授 (80272673)
藤井 朋之 静岡大学, 工学部, 准教授 (30377840)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 生体適合傾斜機能材料 / 放電プラズマ焼結 / 異材界面相 / 材料試験 / 材料設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（1）界面相を考慮した三相複合材料の力学モデルの開発 2種類の素材からなる焼結材料は二種類の素材と界面相からなる三相複合材料とみなすことができ、この三相複合材料のモデルをマイクロメカニックス（二重介在物法）により開発し、マトリッシティの概念を導入することにより全組成範囲を表現できるモデルを構築した。
（2）4種類の材料からなる異材界面相形成と機械的特性 部分安定化ジルコニア（PSZ）、アルミナ（Al2O3）、チタン（Ti）、ステンレス鋼（SUS316L）の4種類の材料からなる小型二相界面焼結試験片を作製し、界面相における元素濃度分布、界面相反応生成物、硬さ分布、界面相の曲げ破壊強度および破壊靭性値を明らかにした。反応生成物の形成は材料の組合せにより異なり、焼結温度、焼結時間の増加とともに反応相は厚くなり曲げ強度も高くなった。しかし、界面相の曲げ強度、破壊靭性は素材の特性に比べてかなり低く、複合材料、傾斜機能材料の強度特性は界面相に支配されることが示唆された。
（3）総括 本研究では、放電プラズマ焼結による生体適合傾斜機能材料の創生に関して、①有限要素法によるSPSの電流解析・伝熱解析により粉末試料内部の温度状態の推定、②4種類の材料の組合せによる異材界面相の形成機構と強度特性解明、③PSZ-Ti、Al2O3-Tiの複合材料、傾斜機能材料を作製と強度特性の解明について研究を進め、放電プラズマ焼結による複合材料及び傾斜機能材料の創生における焼結法、材料選択など有効な指針を得た。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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