2011 Fiscal Year Research-status Report
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
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23656422
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
加藤 秀実 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80323096)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | ナノポーラス金属 / デアロイング |
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| Research Abstract |
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。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
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。
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| Strategy for Future Research Activity |
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。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
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。
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Research Products
(10 results)
