• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2011 年度 実施状況報告書

金属溶湯中で生じるデアロイング現象を利用した新規ポーラス金属作製技術の確立と応用

研究課題

研究課題/領域番号 23656422
研究機関東北大学

研究代表者

加藤 秀実  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80323096)

研究分担者 湯葢 邦夫  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00302208)
和田 武  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10431602)
研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2014-03-31
キーワードナノポーラス金属 / デアロイング
研究概要

金属溶湯デアロイングによるポーラス体形成過程を調べるためにTi-Cu合金をMg金属浴に浸漬した際の、組成変動、相変態、組織観察、ポーラス構造観察を行った。Ti30Cu70前駆合金をMg浴に浸漬すると前駆合金からCuが直ちにMg溶湯に溶出し、前駆合金はTiCu金属間化合物の緻密体に変化した。さらに浸漬を継続すると、TiCu化合物はTi2Cu化合物に変態し少量のポアが導入された。さらに浸漬を継続するとTi2Cuがナノメートルサイズの純チタンの単結晶に分断され、これらが部分的に結びつくことでオープンポーラス構造が形成されることが分かった。このようにTi-Cu合金がMg溶湯によってデアロイングされると、前駆合金は初期状態よりもCu濃度が低い金属間化合物に段階的に遷移していくことが分かった。次に、前駆合金の初期組織が最終的に形成するポーラス構造に及ぼす影響を調べるために、Ti30Cu70前駆合金として急冷ガラス試料と徐冷結晶試料を用いてポーラス体を作製した。その結果、前駆合金がガラス相でも結晶相でも最終的に形成するポーラス構造に明瞭な差はなく、ポーラス構造は前駆合金組織の影響をあまり受けないことが分かった。また、前駆合金をTi10Cu90、Ti30Cu70、Ti50Cu50、Ti70Cu30などとしてTiとCuの比率を変化させると、Ti濃度が50原子%以下の時にオープンポーラス構造が形成され、前駆合金中のTi濃度が低いものほど気孔率が大きなポーラス構造が形成することが分かった。また、Mg溶湯の温度が高いほどポアサイズやリガメントサイズが大きくなることが分かった。これらの傾向は水溶液中デアロイングと同様であり、金属溶湯中デアロイングによるポーラス構造の形成メカニズムが水溶液中デアロイングと同じ固液界面での自己拡散によるものであること示唆している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

Ti-Cu合金のMg溶湯によるデアロイング現象を、組成変化、相変態、組織観察、反応速度解析など視点から調査し、金属溶湯デアロイングによるポーラス構造の形成過程を解明することができている。

今後の研究の推進方策

平成23年度において金属溶湯デアロイングによるポーラス金属の形成過程を明らかにすることができた。平成24年度はこの原理を応用することで、Ti以外の様々な金属・合金のポーラス体を作製し、それらの機能性を評価する。また、医療用材料に用いられているステンレス鋼、コバルト合金、チタンニッケル合金に対して金属溶湯デアロイング法を適用する。これらの合金表面からのNi等の毒元素の脱成分や部分オープンポーラス化を試み、表面処理技術としての金属溶湯デアロイングの応用への研究を行う。

次年度の研究費の使用計画

次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成24年度請求額とあわせ、次年度に計画している研究の遂行に使用する予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Nano- to submicro-porous beta-Ti alloy prepared from dealloying in a metallic melt2011

    • 著者名/発表者名
      T. Wada, A. D. Setyawan, K. Yubuta, H. Kato
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 65 ページ: 532-535

    • 査読あり
  • [学会発表] 金属溶融体中脱成分反応を利用したTi-6Al-4V合金表面からのAl脱成分処理2012

    • 著者名/発表者名
      福住 悠一、和田 武、加藤 秀実
    • 学会等名
      日本金属学会春季大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2012年3月28日
  • [学会発表] 金属溶湯デアロイング法によるナノポーラスチタン合金の作製2012

    • 著者名/発表者名
      和田 武、アルベタス・デニ・スティヤワン、湯蓋 邦夫、加藤 秀実
    • 学会等名
      日本金属学会春季大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2012年3月28日
  • [学会発表] 金属溶湯におけるTi-Cu合金からの脱Cu反応に及ぼす脱成分媒体および温度の影響2012

    • 著者名/発表者名
      津田 雅史、和田 武、加藤 秀実
    • 学会等名
      日本金属学会春季大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2012年3月28日
  • [学会発表] 金属溶融体中のデアロイング反応を用いたオープンポーラスNbの作製2012

    • 著者名/発表者名
      金 正旭、和田 武、加藤 秀実
    • 学会等名
      日本金属学会春季大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2012年3月28日
  • [学会発表] New Dealloying Method for Developing Nanoporous Base Metals2011

    • 著者名/発表者名
      T. Wada, M. Tsuda, K. Yubuta, H. Kato
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Porous Metal and Metallic Foams
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2011年9月19日
  • [学会発表] Formation process of porous metal by dealloying in metallic melt2011

    • 著者名/発表者名
      M. Tsuda, T. Wada, H. Kato
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Porous Metal and Metallic Foams
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2011年9月19日
  • [学会発表] 金属溶湯中で生じるデアロイング現象を利用したナノポーラス金属の創製2011

    • 著者名/発表者名
      和田 武、湯蓋 邦夫、加藤 秀実
    • 学会等名
      日本金属学会秋季大会
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      2011年11月7日
  • [学会発表] Mg溶湯中におけるCu-Ti合金からのポーラスTi形成過程2011

    • 著者名/発表者名
      津田 雅史、和田 武、加藤 秀実
    • 学会等名
      日本金属学会秋季大会
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      2011年11月7日
  • [学会発表] 金属溶湯内デアロイング現象を用いた生体材料および傾斜機能材料開発2011

    • 著者名/発表者名
      加藤 秀実、和田 武、廣橋 正博、上田 恭介、 成島 尚之
    • 学会等名
      紛体粉末冶金協会 平成23年度秋季大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2011年10月28日

URL: 

公開日: 2013-07-10  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi