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傾斜機能層を利用したハイブリッド表面改質による高強度バイオマテリアルの創製

研究課題

研究課題/領域番号 16K17986
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関豊田工業高等専門学校

研究代表者

中村 裕紀  豊田工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (10612939)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード超高サイクル疲労 / ハイドロキシアパタイト / チタン合金 / 傾斜機能層 / 微粒子ショットピーニング / プラズマ溶射 / ショットピーニング / 溶射 / アコースティックエミッション / 疲労 / 表面改質 / 生体材料
研究成果の概要

ハイドロキシアパタイト(HAp)粒子を用いた微粒子ショットピーニング(FPP),HApプラズマ溶射,HAp粒子を用いた微粒子ショットピーニング後にHAp溶射を施したチタン合金に対して疲労試験を実施した.その結果,FPPのみを施すことで疲労強度は改善し,溶射を施すことで疲労強度は低下することがわかった.また,溶射の前にFPPを施すことで疲労強度の低下を抑えることが可能であった.チタン合金にHAp粒子を用いたショットピーニングを施すことで,チタンとHApが混在する領域が形成できることが明らかとなった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

溶射材の疲労強度改善には溶射皮膜のはく離および基材と溶射皮膜の界面強度を制御することが重要である.本研究では,これまで製品加工の最終処理として用いられてきたショットピーニングを,その特性を積極的に利用して溶射の前処理として施すことで学術的課題の解決を試みた.その結果,溶射後の疲労強度も未処理材と同程度確保できることが明らかとなり,将来本研究で得られた知見を利用することで産業分野において使用されている溶射材の安全性・信頼性向上,ひいては溶射処理の革新的なプロセスの確立に寄与するものと期待される.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Effect of Fine Particle Peening using Hydroxyapatite Shot Particles and Plasma Sprayed Hydroxyapatite Coating on Fatigue Properties of Beta Titanium Alloy2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nakamura, Tappei Aoki, Toshihiro Shimizu, Shoichi Kikuchi, Koichiro Nambu, Toshikazu Akahori
    • 雑誌名

      WIT Transactions on Engineering Sciences

      巻: 116 ページ: 205-211

    • DOI

      10.2495/mc170211

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 微粒子ピーニングおよびプラズマ溶射によりハイドロキシアパタイトを被覆したチタン合金の疲労特性2019

    • 著者名/発表者名
      水野拓哉,中村裕紀,清水利弘
    • 学会等名
      第24回 高専シンポジウムin Oyama
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Fine Particle Peening using Hydroxyapatite Shot Particles and Plasma Sprayed Hydroxyapatite Coating on Fatigue Properties of Beta Titanium Alloy2017

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nakamura, Tappei Aoki, Toshihiro Shimizu, Shoichi Kikuchi, Koichiro Nambu, Toshikazu Akahori
    • 学会等名
      8th International Conference on Computational Methods and Experiments in Material and Contact Characterisation
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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