| 研究課題/領域番号 |
06452142
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
鵜飼 隆好 北海道大学, 工学部, 教授 (00001165)
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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
1994 – 1996
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| 研究課題ステータス |
完了 (1996年度)
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| 配分額 *注記 |
7,900千円 (直接経費: 7,900千円)
1996年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1995年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1994年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
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| キーワード | 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 / 弾性表面波 |
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| 研究概要 |
バイオセラミック・コーティング材は生体インプラントとして最も有力な材料である。しかし、セラミックコーティング材にはコーティング層の割れや界面はく離が生じやすく、その製造方法や条件には未解決の重要な課題が残されている。これら欠陥の原因として、コーティング時に生じる界面近傍の残留応力の存在が大きい。
本研究では、バイオセラミック・コーティング材の界面近傍の残留応力を非破壊的に求める方法を検討した。まず、コーティング層の各格子面の平均のひずみと深さの関係を、深さに沿って変化するひずみ分布を一次関数で仮定し、コーティング層の厚さと回折X線の強度減衰を考慮することによって求めた。基材の各格子面の平均のひずみと深さの関係は、ひずみの深さ分布を一次関数あるいは指数関数で仮定し、コーティング層透過による回折X線の強度減衰と基材内の強度減衰を考慮して求めた。そして、弾性的性質が同じ2面以上の回折面の平均のひずみと深さ情報を使って、基材とコーティング層の三次元残留応力分布を同時にかつ非破壊的に求める測定法を開発した。
本法を用いてバイオセラミック・コーティング材の残留応力測定を行い、以下の成果が得られた。
1)オーステナイト系ステンレス鋼SUS316にPVD法で窒化チタンTiNをコーティングした試料の残留応力を測定した。その結果、TiNコーティング層では、圧縮の残留応力が確認された。また、TiNコーティングにより、基材SUS316に圧縮残留応力の増加がみられた。
2)ハイドロキシアパタイトをプラズマ溶射法によってコーティングしたチタンインプラントの界面近傍の三次元残留応力を測定した。その結果、HApコーティング層の表面には圧縮、界面では引張りの残留応力、また、Ti基材の界面近傍には引張り残留応力が確認された。コーティング層の厚さが増すほど、コーティング層と基材の残留応力値が大きくなることがわかった。
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