半固形材料を利用した粉体成形法の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14750585
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 津守 不二夫 京都大学, 工学研究科, 助手 (10343237)
• キーワード: 粉体成形 / 粉末冶金法 / ビンガム流体 / 弾粘塑性有限要素解析

研究概要

本研究の目的は、粉体成形において半固形材料(Bingham流体)を型材料として利用することにより複雑形状製品を均質密度で作製する新たな技術(BIP法)について、実験および計算機解析を行いプロスの改善を行うことである。本年度の研究実績については以下に列挙する。
<密度分布の調査>
BIP法に用いる成形体の密度分布について焼結時の収縮をもとに評価した。特に従来の一軸金型圧縮の場合と比較し、成形体内部に密度分布が少ないことを確認した。
<表面状態の調査>
セラミックス粉末を利用して、圧力媒体との界面の調査を詳しく行った。特に、プロセス圧および昇圧速度と含浸状態についての関係を調べ、表面状態がどのような影響を受けるか整理した。特に半固形材料の物性およびプロセス条件とモールド含浸深さとの関係を詳しくまとめた。
<半固形材料物性の材料試験>
半固形ワックス材料を利用に短軸圧縮試験を行い、その応力-ひずみ関係から種々の条件におけるワックスの力学特性を定式化した。
<プロセスシミュレーション>
弾粘塑性モデルを適用した有限要素解析プログラムを作成した。ワックスの特性には上記の単軸圧縮試験の結果を定式化したものをそのまま導入し、プロセス条件による成形体のゆがみを予測した。
<プロセスの応用>
複雑形状部品の作製に応用することを考え、人口関節への応用や、内部に細孔を持つ製品への応用についての基礎実験を行った。

研究成果

• [文献書誌] F.Tsumori, S.Shima, et al.: "Development of Semi-solid Isostatic Pressing Method for Powder Compaction"AdVanced Technology of Plasticity. Vol.2. 1237-1242 (2002)
• [文献書誌] 津守 不二夫, 島 進他: "半固形モールド粉体成形(BIP)法を用いたサブミリ細孔を持つ成形体の作製"粉体粉末冶金協会講演概要集. 46 (2002)
• [文献書誌] 津守 不二夫, 安田 直矢, 島 進: "半固形モールド粉体成形(BIP)法により作製された焼結体の内部密度分布"粉体粉末冶金協会講演概要集. 47 (2002)
• [文献書誌] 津守 不二夫, 小崎 智弘, 島 進: "ゴムまたは半固形ワックスを型として利用した焼結体表面構造の観察"粉体粉末冶金協会講演概要集. (発表予定). (2003)
• [文献書誌] F.Tsumori, N.Yasuda, S.Shima: "A Study of Density Distribution in BIPed Compact"ASIAN PM2003. (to be presented). (2003)
• [文献書誌] F.Tsumori, S.Shima: "Fabrication of Ceramic Hip Joint by Bingham Semi-solid/fluid Isostatic Pressing Method"Proceeding of IPMM 2003. (to be presented). (2003)