2015 Fiscal Year Research-status Report
骨に近い低弾性率を有する超弾塑性ベータ型チタニウム合金の微細加工技術の構築
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26420062
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
加藤 秀治 金沢工業大学, 工学部, 教授 (90278101)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 喜隆 金沢工業大学, 工学部, 教授 (00290734)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 低弾性率 / 超弾塑性β型チタニウム合金 / 難加工性 / 人工歯根 / 合金組織 / 微細加工 / 表面変質層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，生体適合性に優れ低い弾性率を有する超弾塑性β型チタニウム合金材料を使用し，加工表面の材料組織的な信頼性向上を図るため，回転工具を用いて切取り厚さを薄く制御することによる微細加工技術の構築を試みる．実際には，微細加工における表面変質層の発生機構の解明を試みる．加えて，微細表面加工における切削条件（切削温度）の違いが表面変質層に及ぼす影響を明らかとすることにより，これを考慮した最適微細加工条件の選定を試みる．また，オリジナルの工具形状を提案し，自由曲面表層の微細形状形成を試みる．
本年度は，切削速度を変化させ微細加工を行った後の加工表面変質層の検証を行う．加工面をFIB装置を用いて断面方向から観察できるサンプルに切り出し，TEM 画像と電子線回折パターンを用いて微視的組織の観点から加工表面変質層の検証を行った．加工変質層厚さは，切削速度4.0m/sまでは0.5µm以下と非常に薄くなるが，切削速度16m/sでは切削温度の上昇により著しく厚くなることを明らかとしている．また，各条件における切削抵抗と切削温度の測定を行い，加工変質層には切削抵抗よりも切削温度の影響が支配的であることを明らかとしており，切削温度が低くなる低切削速度領域（2.0ｍ/s)が適正条件であることを見出した．
微細切削挙動の観察についてはピエゾ駆動による極微小動移動ステージを用いた二次元切削が十分できていない状況である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度予定していた内容は，TEM 画像と電子線回折パターンおよび電子線後方散乱回折法（EBSD）を用いた微視的組織観察による加工変質層の検証とピエゾを用いた極微小動移動が可能な移動ステージを用いた二次元モデルによる切削挙動の詳細観察である．TEM 画像と電子線回折パターンを用いた変質層の把握は終了している．さらに，前年度の積み残しである温切削温度および切削抵抗の測定も完了し，これらから適正切削速度条件を明らかとすることができている．しかしながら，変質層内部の詳細の組織変化についてはまだ途中である．また，二次元切削による微細加工機構の検討については装置の準備ができているが，実験はできていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は電子線後方散乱回折法（EBSD）を用いた微視的組織観察による加工変質層内部の組織の状態を明らかとすることと，切削機構を明確化するためのピエゾを用いた極微小動移動が可能な移動ステージを用いた二次元モデルによる切削挙動の観察を実施する．
さらに，当初の計画のCAD/CAM による最適ツールパスの検討と人工歯根形状の製作と微細表面形状の形成について取り組む予定である．
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| Causes of Carryover |
当初予定していた微細機構を利用した二次元切削実験に使用する工具作成費用が次年度使用額として積み残された．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度使用予定していた工具作成費を次年度当初の計画通り使用する予定である．
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