| 研究課題/領域番号 |
15560632
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
酒井 潤一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90329095)
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| 研究分担者 |
中江 秀雄 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40164123)
石川 雄一 横浜国立大学, 留学生センター, 教授 (40334627)
横山 賢一 徳島大学, 歯学部, 助手 (80308262)
齋藤 良行 Waseda University, Faculty of Science and Engineering, Professor (60277829)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2005年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2004年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2003年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
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| キーワード | Ti合金 / 水素脆化 / 口腔環境 / 形状記憶合金 / 超弾性合金 / 水素吸収 / 腐食挙動 / フレッティング腐食疲労 / 腐食・防食 / 表面・界面制御 / 生体・福祉材料 / 疲労 / 歯科理工学 |
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| 研究概要 |
α、α+β、β、Ni-Ti(超弾性および形状記憶合金)、CP-Tiを対象として、生体内・口腔内を模擬した環境条件において、これら材料の腐食挙動解析、表面生成皮膜解析、水素吸収挙動、水素の存在状態の推定、および機械的特性の変化、およびこれらの相互作用などを研究した。
(1)機械的複合作用:機械的作用と化学的作用が重畳した場合を考慮し、α-Tiのフレッティング腐食疲労挙動を検討した。腐食環境は電位で制御した。不働態皮膜の形成が容易となる貴側の電位域ではむしろ疲労寿命の短縮が認められた。皮膜破壊時の溶解が促進され、寿命の低下に繋がったものと考えられる。
(2)環境の変動の定量化:口腔内治療に用いられるフッ素が腐食促進物質であることを明瞭にした。中性NaF溶液、酸性APF溶液の濃度と腐食形態、水素吸収挙動を検討した。α-TiはNaF溶液中で電位を卑化することにより水素吸収傾向が高まったが、6Al-4v-Ti合金ではそのような傾向は認められなかった。が、酸性APF溶液では水素吸収傾向が高まった。過酸化水素の強い酸化性のためTiおよびTi合金は局部腐食を起こす傾向を示した。この傾向はNi-Ti合金で顕著で、Niの優先溶解傾向が示唆された。
(3)不動態保持クライテリアの創出:0.2〜2%の範囲のAPF中での耐食性は溶液濃度に依存し、2%ではその腐食性は顕著になる。アノード分極曲線、カソード分極曲線ともに溶液濃度とともに加速される傾向を示した。表面生成皮膜も溶液濃度に依存した。
全体として、α+βはαTiに類似した挙動をとること、Ni-Ti合金ではNiの優先溶解が認められること、さらに、その結果、表面皮膜が異なることなどを明らかにした。また、吸収された水素の多くはごく表面層にとどまっていることも明らかとなった。時間とともに水素の再配列が起こり、機械的挙動も変化する。本合金系の水素脆化挙動の概略が明らかになりつつある。
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