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原子レベルからみたセラミックス粒界ガラス相の破壊挙動

从原子水平观察陶瓷晶界玻璃相的断裂行为

基本信息

批准号：
02229212
负责人：
平尾一之
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1990
资助国家：
日本
起止时间：
1990 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

セラミックスの破壊強度は雰囲気の影響を大きく受ける。特にアパタイト-ウォラストナイトガラスーセラミックス組成の人工骨では、ガラス相を粒界相に存在するので、その影響は顕著である。本研究では、この人工骨を用いて、凝似体液を始めとする種々の環境下で、破壊特性がどのように変化するかについて調べるとともに、破壊じん性が大きく、応力腐食や疲労を受けにくくするには、組成をどのように改善すれば良いかなどについて検討を行った。得られた結果は以下の通りである。(1)アパタイトーウォラストナイト人工骨セラミックス(以下AW)の安定破壊試験を行ない、破壊じん性値が1.12MPa・m^<1/2>であることがわかった。また、その有効破壊エネルギ-は、ケロシン中で3.88Jm^<ー2>となったが、水中では1.99、凝似体液中では1.84と大きく減少し、応力腐食反応を人工骨が受けやすいことがわかった。また、破断面のSEM観察の結果、破壊は粒界ガラス相で生じていることがわかった。以上より、水や凝似体液は、粒界のガラス相と腐食反応をおこし、破壊エネルギ-、つまり破壊じん性値を下げることがわかった。実際に、使用条件下では、応力を受けているので、この反応を抑えることが肝要である。そこで、ガラス組成をケイ酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩ガラスを変化させ、ガラス自体の安定破壊をおこさせ、その挙動を観察したところ、ケイ酸塩ガラスでは胞性破壊しやすいのに対し、リン酸塩やホウ酸塩ガラスでは塑性変形をおこしやすいことがわかった。そこで、出発原料として、リン酸塩組成を多く含ませることにより、人工骨セラミックスの破壊特性を改良できることがわかった。(2)分子動力学コンピュ-タシミュレ-ションにより、原子レベルでの破壊実験を行なったところ、ホウ酸塩ガラスではその構造にボロキソルリングなど中距離表面構造があるので塑性変形しやすい事がわかった。

The strength of the セラミックスの is broken by the influence of the atmosphere 囲気の大きく被ける. Artificial composition composed of 特にアパタイト-ウォラストナイトガラスーセラミックスThe existence of the bone phase and the grain boundary phase are the existence of the bone phase and the influence of the bone phase. This research is based on the use of artificial bones and the use of artificial bones and the use of coagulated body fluids. Under the environment, the characteristics of destruction are as follows:に, 波壊じん性が大きく, 応力corruption, fatigue, 労をReceive, けにくくするには, the composition of をどのようにimproving すれば好いかなどについて検question を行った. The result of getting the result is the following. (1) Stability test of Amanta Artificial Bone Artificial Bone (hereinafter AW)験を行ない、波壊じん性が1.12MPa・m^<1/2>であることがわかった.また, そのeffectively broken 壊エネルギ-は, ケロシン中で3.88Jm^<ー2>となったが, 水では1. 99. The coagulated body fluids have a large amount of 1.84 and a decrease in the size of the artificial bone.また, the results of the SEM observation of the broken section, and the broken 壊は grain boundary ガラス相で生じていることがわかった. Above, water condenses like body fluids, granular boundary, and rotten food reaction . Under the conditions of use, it is safe to use, and it is safe to use when it is used.そこで, ガラス consists of をケイ acid acid, リン acid acid, ホウ acid acid ガラスを変化させ、ガラス自体の安棊をおこさせ、その挙动を観看したところ, ケイ acid 塩ガラスではcellular rupture しやすいのに対し, リン acid塩やホウ acid塩ガラスではplastic 変shaped をおこしやすいことがわかった. It is composed of そこで, として and リン acid chlorine containing ませることにより, Artificial bone セラミックスのbreaking characteristics を Improved できることがわかった. (2) Molecular dynamics science and technology Acid ガラスではそのstructural にボロキソルリングなど medium distance surface structure があるのでplastic 剉shaped しやすい事がわかった.