2013 Fiscal Year Annual Research Report
放電プラズマ焼結過程の解析法とチタン系生体適合傾斜機能材料の創生技術の確立
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23360053
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
東郷 敬一郎 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10155492)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 朋之 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30377840)
島村 佳伸 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80272673)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 構造・機能材料 / シミュレーション工学 / 複合材料・物性 / 生体適合傾斜機能材料 |
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| Research Abstract |
1．焼結材の組織解明と焼結過程の解明 焼結組織と焼結過程を解明するために、Ti-PSZ-Tiの3層材料を各焼結条件で作成し、組織の走査型電子顕微鏡（SEM）観察、X線回折法（XRD）による生成物分析、電子線マイクロアナライザ（EPMA）による元素分析、マイクロビッカースによる硬度分布の計測を行った。その結果、PSZ層からTi層への酸素拡散により酸化Ti層が形成され、酸化層の厚さは電流の上流側が厚いこと、酸素量の増加とともに硬度が上昇すること、酸化層には脆化あるいは残留応力による脱落がみられることを明らかにし、界面層の特性の重要性を示した。
2．焼結過程のマルチフィジックス・シミュレーションと力学特性評価モデルの構築 焼結過程のマルチフィジックス・シミュレーションにおいては、粒子の塑性変形、酸素拡散に加えて、焼結による物質表面拡散をレベルセット法により導入して、高精度化をはかった。複合材料の力学特性評価モデルにおいては、3相複合材料のモデルにマトリックスの塑性変形を導入した。これらのモデルを組み合わせることにより、粉末粒子の寸法、体積割合、焼結条件を入力し、焼結材の3相構造を予測し、3相複合材料の変形特性を予測できるシミュレーショが可能となった。
3．全組成範囲にわたる複合材料および傾斜機能材料の作製と特性評価 PSZとTiの割合を100％PSZから100％Tiまでの全範囲にわたって変えた複合材料において、ヤング率、破壊強度、破壊靭性等を求めた。また、一方の表面が100％PSZ、他方の表面が100％Tiとなるように、PSZとTi粉末の体積割合が異なる混合粉末を層状に配置し、放電プラズマ焼結法により焼結したところ、緻密な傾斜機能材料を作製することができた。その傾斜機能材料について破壊靭性試験を行ない、破壊過程を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
