ロータス形状ポーラス金属の応用開発

莲花状多孔金属的应用开发

• 批准号: 11792022
• 负责人: 中嶋 英雄
• 金额: $ 5.38万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for University and Society Collaboration
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11792022/
• 关键词: ポーラス金属; 多孔質金属; ロータス金属; 熱交換器; 人工歯根; 医療機具; 軸受け; スポーツ用品; 機械的性質; フィルター; ヒートパイプ; 過熱蒸気発生装置

本研究では,25気圧までの水素,窒素あるいはそれらとアルゴンとの混合ガス雰囲気下で金属を溶解しそれを一方向凝固させることによって気泡(ポア)に直接的な方向性をもたせたロータス(レンコン)型ポーラス金属を作製した.これまでに作製した主なものは,銅,銅-アルミニウム合金,黄銅,鉄,鉄-クロム合金,ステンレス鋼,ニッケル,ニッケル基超合金,マグネシウム,アルミニウム,アルミニウム合金,チタンなどである.このうち平成13年度の研究でポーラス化に成功した金属は黄銅,鉄-クロム合金,ステンレス鋼,ニッケル基超合金,マグネシウム,チタンである.さらに,これらのロータス材料のポアサイズは溶融金属の凝固速度に大きく依存すること,ポロシティは水素あるいは窒素のガス圧力ばかりではなく,不活性ガスであるアルゴンの影響も大きいことを明らかにした.また,デンドライト組織はポアの成長に大きく影響しポア形状を変化させることを明らかにした.水素を用いて作製したポーラスマグネシウムは比重が1以下の水に浮く超軽量材料として注目される.ポーラスチタンを作製することにも成功した.作製された金属合金の引張り,圧縮,曲げ,疲労などの強度試験を行ない,それらの性質はポアの方向に強く依存することを初めて明らかにした.また,有限要素法を用いて強度特性のシミュレーションも行った.さらに、内部摩擦,弾性定数,熱膨張係数,熱伝導度,電気伝導度,ヤング率を測定しデータベースを充実させた.これらの材料を用いて,フィルター,静圧軸受けの試作品を作製し,性能試験を行なった結果,ポーラス金属を用いることの有用性が確認できた.熱交換器の基礎実験を行ない,従来製品よりはるかに優れた性能を有することを実証し,製品化の実現性が高くなった.ポーラスインプラントを動物に埋入し,動物実験を行なった結果,ポア内に骨細胞および繊維芽細胞の侵入が認められた.つまり,ポーラスチタン,ステンレス鋼が人工歯根,人工骨に使用できる見通しを付けることができた.さらに,平成14年4月ロータス形状ポーラス銅を用いたゴルフパター製品が株式会社リョービから発売されることになった.以上のように,最終年度で,当初の応用開発の目的を達成でき,一部は当初の目標になかった製品化をも実現した.

In this study, the water element at 25 ℃ was dissolved in the mixed gas, and the metal was solidified in one direction. Copper, copper-based alloys, brass, iron, iron-based alloys, steels, alloys, superalloys, alloys, copper alloys In the 13th year of the research, the successful transformation of metals such as brass, iron-based alloys, steels, superalloys, etc. was carried out. In addition, the solidification rate of molten metal depends greatly on the solidification rate of molten metal. The growth of the tissue is greatly influenced by the shape of the tissue. Water element is used in the preparation of water element. The specific gravity of water element is less than 1. The work was done successfully. The tensile strength, compressive strength, flexural strength and tensile strength of metal alloys are determined by their properties. The finite element method is used to analyze the intensity characteristics of the system. Internal friction, thermal expansion coefficient, thermal conductivity, electrical conductivity, heat transfer rate are measured. The usefulness of this material is confirmed by the results of the static pressure test, the performance test, and the use of this material. The foundation of the heat exchanger is in operation, and the products are excellent in performance. The animal was buried in the ground, and the animal was buried in the ground. The animal was buried in the ground, and the bone cells and the vascular buds were invaded. The use of artificial dental roots and artificial bones is a common problem. In April 2014, the company launched a series of new products. In the final year, some of the original goals for development were achieved, and some of the original goals for productization were achieved.

项目成果

中嶋英雄: "第2回セル状金属および発泡金属に関する国際会議報告"まてりあ. 第40巻 第10号. 891 (2001)

Hideo Nakajima：“第二届多孔金属和泡沫金属国际会议报告”，第 40 卷，第 10 期。891 (2001)。

中嶋英雄: "ナノマテリアルの最新技術"シーエムシー. 4(267-270) (2001)

Hideo Nakajima：“纳米材料的最新技术”CMC 4(267-270) (2001)。

H.Nakajima, S.K.Hyun, K.Ohashi, K.Ota, K.Murakami: "Fabrication and properties of porous metals by unidirectional solidification under high pressure of hydrogen"Journal of the High Pressure School. 37-40 (2001)

H.Nakajima、S.K.Hyun、K.Ohashi、K.Ota、K.Murakami：“高压氢气下单向凝固多孔金属的制造和性能”高压学报。

S.K.Hyun: "Mechanical Properties of Porous Copper Fabricated by Unidirectional Solidification under High Pressure Hydrogen,"Proc.of Int.Conf.on Solid-Solid Phase Transformations'99. 341-344 (1999)

S.K.Hyun：“高压氢气下单向凝固制备的多孔铜的机械性能”，Proc.of Int.Conf.on Solid-Solid Phase Transformations99。

S. K. Hyun: "Mechanical Properties of Porous Copper Fabricated by Unidirectional Solidification under High Pressure Hydrogen"Proceedings of International Conference on Solid-Solid Phase Transformation '99. 341-344 (1999)

S.K. Hyun：“高压氢气下单向凝固制备的多孔铜的机械性能”99年固-固相变国际会议论文集。