| 研究課題/領域番号 |
17K06095
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| 研究機関 | 金沢工業大学 |
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研究代表者 |
加藤 秀治 金沢工業大学, 工学部, 教授 (90278101)
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| 研究分担者 |
森本 喜隆 金沢工業大学, 工学部, 教授 (00290734)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 低弾性率 / ニオブチタン合金 / 難加工性 / 微細加工 / 合金組織 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は, 口腔外科手術において歯の再形成術に使用される人工歯根の成形加工を目指しており, これに用いられるニオブチタン（Nb-Ti）合金材料の微細加工技術の構築を行う．この材料は材料固有の特性である“人骨に近い弾性率”を有しており、かつ精密鋳造法により一次成形品が供給しやすい材料である．しかし，極めて高い難加工性を有しているため骨の代替え材料として優れた医療用材料であるにもかかわらず，使用に至っていない．これを改善するため，切刃稜線の鋭利化が可能で高熱伝導率を有するバインダレスダイヤモンド焼結体工具材料を導入し，微細加工条件下での高能率加工と人工歯根形状および表面形状の形成を目指す．
本年度は，合金比の異なるNb-Ti 合金の基礎的加工特性の把握と，微細加工用工具の工具設計・製作および切削条件の最適化を試みた．工具材料の選定についてはダイヤモンドコーテッド工具の切れ刃を鋭利化したものが耐摩耗性および加工面粗さの点で有効であることを明らかとした．また，切削速度依存性については，切削速度4.0m/sの条件までは十分な寿命が得られることを確認した．切削速度条件においても切削温度はそれほど高くなく，切削速度が4.0m/sまでは機械的な引っ掻きが摩耗の主因であることを明らかとしている．一方，ダイヤモンド工具の最適化を図るためには，ダイヤモンド素材の吟味が必要であり，バインダレスナノ多結晶ダイヤモンド焼結体材料が適していると考えられる．これについては，今年度は工具の形状設計は完了しているものの，寿命試験は完了していない．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度の実施予定の内容は，Nb-Ti 合金の基礎的加工特性の把握と微細加工用工具の設計と加工変質層抑制を実現するための微細加工条件の最適化である．前者については，異なるNb-Ti 合金における組織の変化の詳細を明らかとすることであるが，これについては材料の作成と組織観察は完了しているが，TEM画像と電子線回折パターンおよびEBSD 分析による微視的組織の観点から検証ができていない．後者については加工条件の最適化はほぼ完了している．バインダレスナノ多結晶ダイヤモンド焼結体材料の工具形状設計については完了しているが，性能試験には至っていない．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はTEM，EBSDを用いた異なるNb-Ti 合金の詳細な組織観察とこれらの合金の切削特性の検証を行う．また，バインダレスナノ多結晶ダイヤモンド焼結体工具の性能試験も試みる．当初予定している計画の微細切削機構の解明は二次元切削機構をベースとして医療用のチタニウム合金（Ti-15Mo-5Zr-3Al 合金）との比較を行い実施する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）当初予定していた合金材料の詳細な分析ができなかったため，その分析費用の一部が次年度分として積み残された．
（使用計画）今年度使用予定している工具材料作成費と合わせて積み残した分析の費用として使用予定である．
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