| 研究課題/領域番号 |
19K04081
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 鹿児島工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
徳永 仁夫 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70435460)
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| 研究分担者 |
東 雄一 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (70709336)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 金属ガラス / 複合材料 / 多孔質材料 / ガスアトマイズ / 放電プラズマ焼結 / マルテンサイト変態 / 金属基生体材料 / 形状記憶合金 / 金属間化合物 / アーク溶解 / 多孔質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超高齢化社会から健康長寿社会への転換に資する次世代生体材料素材として，金属ガラスマトリックス複合・多孔質材料を創製する．創製する材料は，強度，延性，耐食性に優れるだけでなく，骨のヤング率との類似性を有し，生体機能性付加も可能である．まず，従来とは異なる新しい材料創製プロセスとして粉末冶金技術を適用する．材料組織および機械的性質評価を通して材料創製プロセスを構築するとともに次世代生体材料としての可能性について検討する．
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| 研究成果の概要 |
ガスアトマイズ法で作製したZr-Cu系合金粉末の材料組織に及ぼす合金組成の影響を明らかにした．特にガラス構造や金属間化合物ZrCuからなる合金粉末を作製することを達成した．さらに，放電プラズマ焼結法を用いてZr-Cu系ガラスバルク材（焼結体）を作成することを達成した．一方で，ガラス相からなる焼結体を得るためには，適当な焼結温度範囲が存在することも分かった．焼結温度が高い場合は，材料の結晶化が生じる．ガラス相からなる焼結体を得るために適した合金組成の合金粉末を使用した場合，焼結によって形成される結晶相はZrCu相ではないことがわかった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の目的は，既存材料の諸課題を解決し，次世代型金属基生体材料を実現することである．得られた成果として，金属ガラスをマトリックスとして特定の金属間化合物が適当に分散した複合材料では，高強度かつ高延性であることがわかった．さらにガスアトマイズ法と放電プラズマ焼結法を組み合わせることで，ガラスマトリックス複合材料を作製できることが示された．得られた知見は，以下4つの観点から新しい生体材料実現の可能性を示唆するものである．（1）高強度かつ高延性，高靭性，（2）高耐食性，（3）低ヤング率，（4）生体機能性の付与．したがって，学術的意義と社会的意義を有する．
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