2022 Fiscal Year Annual Research Report
次世代金属基生体材料を目指した金属ガラスマトリックス複合・多孔質材料の創製
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19K04081
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| Research Institution | Kagoshima National College of Technology |
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Principal Investigator |
徳永 仁夫 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70435460)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東 雄一 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (70709336)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 金属ガラス / 複合材料 / 多孔質材料 / ガスアトマイズ / 放電プラズマ焼結 / マルテンサイト変態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Zr-Cu合金粉末とZr-Cu-Al合金粉末をガスアトマイズ法で作製した．合金組成（公称値）はZr-50Cu，Zr-47Cu-6Al，Zr-40Cu-10Al (at.%) とした．材料組織をXRDで調べた結果，ガスアトマイズ法で作製した合金粉末は，アーク溶解法で作製した合金（溶製材）とは異なる構造を有することがわかった．例えばZr-50Cu合金の場合，溶製材はZrCuのマルテンサイト相が主構成相であるのに対し，ガスアトマイズ粉末ではZrCuペアレント相が主構成要素となる．加えてZr-Cu-Al 3元系合金のガスアトマイズ粉末はガラス相からなることがわかった．得られた知見は，Zr-Cu系合金の材料組織が合金作製法に強く依存することを示しており，材料作製において重要な知見である．
作製した合金粉末と放電プラズマ焼結法を用いて，焼結体を作製した．焼結温度が材料組織や気孔率に及ぼす影響を調べた．まず，材料組織においてはZr-Cu-Al3元系合金において，ガスアトマイズ法と放電プラズマ焼結法を組み合わせることで，ガラス相からなる焼結体を作製できることを確認した．一方で，ガラス相からなる焼結体を得るためには，適当な焼結温度範囲が存在することも分かった．焼結温度が高い場合は，材料の結晶化が生じる．焼結温度によって形成される結晶相を制御することは困難である．また，焼結体は溶製材よりも低密度であり，多孔質材料であることを確認した．また，焼結温度が高いほど焼結体密度も高くなることがわかった．本研究の目的である金属ガラスマトリックス複合・多孔質材料を実現するためには，ガラス相からなる合金粉末と結晶相からなる合金粉末を混合し，焼結を施す必要があるが，それらの条件についてはさらなる検討が必要である．
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