マクロおよびナノポーラス金属の開発最前線

Recent　Development　in　Research　of　Macro-　and　Nanoporous　Metals

第1章　マクロポーラス金属の作製方法
1　アルポラスの製法および特性(三好鉄二)
　　1.1　はじめに
　　1.2　製造法
　　　　1.2.1　製造工程
　　　　1.2.2　溶融アルミニウムの増粘法
　　　　1.2.3　溶融アルミニウムの発泡
　　1.3　特性
　　　　1.3.1　組織
　　　　1.3.2　機械的性質
　　　　1.3.3　吸音性
2　超軽量クローズドセル型ポーラス金属の作製方法(金武直幸)
　　2.1　はじめに
　　2.2　粉末プリカーサ法
　　　　2.2.1　発泡プロセスの概要
　　　　2.2.2　プロセスの特徴と応用技術
　　2.3　燃焼合成発泡法
　　　　2.3.1　発泡プロセスの概要
　　　　2.3.2　プロセスの特徴と応用技術
　　2.4　まとめ
3　超塑性を利用した新機能ポーラス金属の創製(北薗幸一)
　　3.1　はじめに
　　3.2　板材からのポーラス金属の作製
　　3.3　超塑性の利用
　　　　3.3.1　変態超塑性
　　　　3.3.2　超塑性拡散接合
　　　　3.3.3　超塑性成形/発泡プロセス
　　　　3.3.4　ポーラスZn-22Al超塑性合金
　　3.4　おわりに
4　摩擦攪拌による発泡金属作製(半谷禎彦,宇都宮登雄)
　　4.1　はじめに
　　4.2　摩擦攪拌を用いた発泡金属作製法
　　4.3　傾斜機能ポーラスアルミニウム
　　4.4　サンドイッチパネル
　　4.5　発泡剤レスポーラスアルミニウム
　　4.6　おわりに
5　高圧ガスを用いた一方向気孔を有するロータス型ポーラス金属の製法　(中嶋英雄)
　　5.1　はじめに
　　5.2　高圧ガスを用いたロータス金属の作製法
　　　　5.2.1　鋳型鋳造法
　　　　5.2.2　連続帯溶融法
　　　　5.2.3　連続鋳造法
　　5.3　おわりに
6　ガス化合物熱分解法によるロータス型ポーラス金属の製法(中嶋英雄,井手拓哉)
　　6.1　はじめに
　　6.2　ガス化合物熱分解法によるロータス銅の作製
　　6.3　ガス化合物熱分解法によるロータスアルミニウムの作製
　　6.4　ガス化合物熱分解法によるロータス鉄の作製
　　6.5　おわりに
7　ロータス型ポーラス金属間化合物の作製と機械的性質(井手拓哉,中嶋英雄)
　　7.1　はじめに
　　7.2　水素加圧雰囲気下での一方向凝固によるロータス型ポーラスNi3Alの作製
　　7.3　ロータス型ポーラスTiAlの作製と機械的性質
　　7.4　おわりに
8　ロータス型ポーラスシリコンの作製(中嶋英雄)
　　8.1　はじめに
　　8.2　ロータス型ポーラスシリコンの作製方法
　　8.3　ロータス型ポーラスシリコンの特徴
　　8.4　気孔率の水素分圧依存性
　　8.5　おわりに
9　ポーラス金属ガラスの作製と性質(和田　武)
　　9.1　緒言
　　9.2　過冷却液体状態での粘性流動を用いたポーラス金属ガラスの作製法
　　9.3　高圧水素を利用した微小気泡を含むPd-Cu-Ni-P金属ガラスの作製
　　9.4　微小水素気泡を含むPd基金属ガラスの過冷却液体発泡
　　9.5　Pd基ポーラス金属ガラスの力学特性
　　9.6　結論
10　セルメットの作製と応用(斉藤英敏)
　　10.1　緒言
　　10.2　セルメットの特徴
　　10.3　セルメットの製造方法
　　　　10.3.1　Niセルメットの製造方法
　　　　10.3.2　Ni-Crセルメットの製造方法
　　　　10.3.3　異なる製法の検討
　　10.4　セルメットの仕様
　　10.5　セルメットの応用
　　　　10.5.1　電池材料
　　　　10.5.2　フィルター材料
　　　　10.5.3　触媒担持体
　　　　10.5.4　サイレンサー
　　　　10.5.5　電解電極
11　スペーサ法によるポーラス金属の開発(馬渕　守)
　　11.1　はじめに
　　11.2　焼結スペーサ法によるポーラスアルミニウムの作製
　　11.3　焼結スペーサ法によるポーラス銅の作製
　　11.4　そのほかのポーラス金属
　　11.5　おわりに
12　溶融金属発泡法による発泡アルミニウムの作製と気泡安定性制御(門井浩太,中江秀雄)
　　12.1　はじめに
　　12.2　気泡の安定性
　　　　12.2.1　溶融アルミニウムの表面張力と粘度
　　　　12.2.2　固液共存液体の粘度と気泡安定性
　　12.3　溶融金属発泡法と諸現象
　　　　12.3.1　増粘工程
　　　　12.3.2　発泡剤の特性と熱分解過程の制御
　　　　12.3.3　発泡剤の添加・分散および発泡工程
13　ロータス型ポーラス金属の凝固組織制御(鈴木進補)
　　13.1　はじめに
　　13.2　純金属の凝固組織と気孔形態
　　13.3　合金の凝固組織と気孔形態
　　13.4　まとめ
14　低環境負荷微細孔材料作製の試み(田中敏宏,鈴木賢紀,平井信充)
　　14.1　緒言
　　14.2　表面微細孔組織の形成と特異拡張濡れ
　　14.3　ガラスの分相と微細孔材の熱力学データベースを利用した設計の試み
　　14.4　水熱反応を利用した微細孔材料の作製
　　14.5　結言
15　金属粉末射出成形によるマイクロポーラス金属精密部品の製造法(西籔和明)
　　15.1　金属粉末射出成形によるポーラス金属部品の製造の必要性
　　15.2　パウダースペースホルダー金属粉末射出成形法およびその特徴
　　15.3　パウダースペースホルダー金属粉末射出成形法によるポーラス部品の形状付与と構造制御
　　15.4　パウダースペースホルダー金属粉末射出成形法によるポーラス部品の寸法精度
　　15.5　まとめ
16　ロータス型ポーラスセラミックスの作製(上野俊吉)
　　16.1　はじめに
　　16.2　ロータス型ポーラスアルミナの作製
　　16.3　ロータス型ポーラスアルミナの気孔形成機構
　　16.4　溶解原料に含まれる不純物の気孔形成へ及ぼす影響
　　　　16.4.1　シリカの添加効果
　　　　16.4.2　ガラス成分(シリカとカルシア)の添加効果
　　16.5　おわりに

第2章　マクロポーラス金属の物性と特性
1　3D/4Dイメージングによるポーラス金属の力学的性質評価(小林正和,戸田裕之)
　　1.1　はじめに
　　1.2　セル壁内部の不均質構造
　　1.3　変形・破壊挙動
2　ロータス型ポーラス金属の機械的性質(Ⅰ)(多根正和)
　　2.1　はじめに
　　2.2　ロータス金属の弾性率
　　2.3　ロータス金属の引張強度
3　ロータス型ポーラス金属の機械的性質(Ⅱ)(多根正和)
　　3.1　はじめに
　　3.2　AE法を利用したロータス銅の引張変形挙動の解析
　　3.3　圧縮変形挙動のひずみ速度依存性
4　ロータス型ポーラス金属の疲労特性(関　宏範)
　　4.1　はじめに
　　4.2　応力振幅と破壊までのサイクル数の関係
　　4.3　気孔率・負荷方向と疲労強度の関係
　　4.4　疲労強度と引張強度の関係
　　4.5　疲労寿命に及ぼす気孔の傾きの影響
　　4.6　疲労寿命に及ぼす気孔径分布の影響
　　4.7　疲労試験後の破面
　　　　4.7.1　ロータス銅の気孔の長手方向(凝固方向)に対し平行な方向に繰り返し荷重を加えた場合
　　　　4.7.2　ロータス銅の気孔の長手方向(凝固方向)に対して垂直な方向に繰り返し荷重を加えた場合
　　4.8　まとめ
5　ロータス型ポーラス金属の吸音特性(中嶋英雄)
　　5.1　はじめに
　　5.2　吸音率の測定方法
　　5.3　ロータスマグネシウムの吸音特性
　　5.4　おわりに
6　ポーラス金属の塑性加工による成形と材質制御(宇都宮裕)
　　6.1　はじめに
　　6.2　ポーラス金属の塑性加工の利点
　　　　6.2.1　所望形状への成形
　　　　6.2.2　気孔率および気孔形態の制御
　　　　6.2.3　機械的性質の改善
　　　　6.2.4　機能・特性の向上
　　　　6.2.5　圧着材の特異な組織と特性の利用
　　　　6.2.6　複雑な断面形状を有する材料の創製
　　6.3　ポーラス金属の圧延加工
　　6.4　ロータス銅の圧延特性
　　6.5　おわりに
7　ロータス型ポーラス金属の腐食特性(藤本慎司)
　　7.1　はじめに
　　7.2　腐食現象の電気化学平衡と速度論
　　7.3　腐食の形態
　　　　7.3.1　孔食
　　　　7.3.2　すき間腐食
　　7.4　ポーラス金属の腐食挙動の特徴
　　7.5　ロータス型ポーラスオーステナイトステンレス鋼の腐食挙動
　　7.6　Nを合金化した,ロータス型ポーラスNiフリーオーステナイトステンレス鋼の腐食挙動
　　7.7　ロータス型ポーラス金属の防食対策
8　ロータス型ポーラス金属の接合(中田一博)
　　8.1　一般的なポーラス金属の溶接・接合
　　8.2　ロータス型ポーラス金属の溶接・接合
　　　　8.2.1　溶接部の溶込み形状に及ぼす気孔成長方向異方性
　　　　8.2.2　ロータス型ポーラス銅のプラズマブレーズ溶接性
　　　　8.2.3　大型ロータス型ポーラス炭素鋼の溶接
　　8.3　おわりに
9　ECAEを用いたロータス型ポーラス金属の強化(鈴木進補)
　　9.1　はじめに　
　　9.2　ロータス金属のECAE加工
　　9.3　まとめ
10　中空金属球(MHS)成形体の特性評価(吉村英徳)
　　10.1　MHS成形体の構造および主な作製方法
　　10.2　MHS成形体の機械特性
　　　　10.2.1　MHS成形体の圧縮特性
　　　　10.2.2　パイプ外套材の圧縮特性
　　10.3　MHS成形体の曲げ特性
　　　　10.3.1　MHS成形体の曲げ試験
　　　　10.3.2　パイプ外套材の曲げ特性

第3章　マクロポーラス金属の応用
1　ポーラス金属を用いた生体材料設計(中野貴由,吉川秀樹)
　　1.1　はじめに
　　1.2　生体材料設計におけるポーラス金属の役割
　　1.3　セメントレス固定のための人工股関節の表面ポーラス化
　　1.4　積層造形法とポーラス化形状設計
　　1.5　造形ポーラス体インプラントによる骨再生
　　1.6　骨でのアパタイト配向性とそれに基づく異方性ロータス型ポーラス金属への良質な骨侵入
　　1.7　ポーラス金属を用いた近未来型生体材料の設計
　　1.8　おわりに
2　ポーラス金属を用いた生体材料(樋口裕一)
　　2.1　はじめに
　　2.2　顎骨再建への応用
　　2.3　インプラントへの応用
　　2.4　おわりに
3　ロータス型ポーラス金属を用いたヒートシンク開発(千葉　博,大串哲朗)
　　3.1　まえがき
　　3.2　ポーラス金属を用いたヒートシンクの種類
　　　　3.2.1　発泡型ポーラス金属を利用したヒートシンク
　　　　3.2.2　細管群を利用したヒートシンク
　　　　3.2.3　ロータス型ポーラス金属を利用したヒートシンク
　　3.3　あとがき
4　ロータス型ポーラス炭素鋼を用いた工作機械の移動体(樫原　一)
　　4.1　ロータス炭素鋼を用いた移動体の製作
　　　　4.1.1　ロータス炭素鋼厚鋼板の作製
　　　　4.1.2　サドルの製作
　　4.2　工作機械の特性評価方法
　　　　4.2.1　静剛性測定試験
　　　　4.2.2　残留振動測定試験
　　　　4.2.3　切削試験
　　　　4.2.4　消費電力測定試験
　　4.3　特性評価試験結果
　　　　4.3.1　静剛性測定試験
　　　　4.3.2　残留振動測定試験
　　　　4.3.3　切削試験
　　　　4.3.4　消費電力測定試験
　　4.4　まとめ
5　ロータス型ポーラス金属の航空機用エンジン部材への応用(永留世一)
　　5.1　はじめに
　　5.2　環境にやさしい航空機用エンジンの開発動向
　　　　5.2.1　航空機用エンジンの内部構造
　　　　5.2.2　航空機用エンジンの燃費低減の取組み
　　　　5.2.3　燃焼器の構造
　　5.3　エンジンの効率向上と燃焼器用遮熱タイルの役割　―燃費低減(CO2排出量低減),と低NOx化の両立―
　　　　5.3.1　燃焼器の高圧力比化,高温化とNOx排出の関係
　　　　5.3.2　燃焼器遮熱タイルの役割とロータス型ポーラス金属の適用
　　5.4　燃焼器用遮熱タイルに要求される要件
　　　　5.4.1　機械的構造強度
　　　　5.4.2　支持構造,寸法
　　　　5.4.3　耐熱性・耐高温腐食特性
　　　　5.4.4　冷却特性,開口率
　　5.5　ニッケル基耐熱合金製ロータス型ポーラス平板の製作
　　　　5.5.1　鋳造方法
　　　　5.5.2　鋳造条件と鋳造工程の安定化
　　5.6　燃焼器用遮熱タイルの試作と冷却特性評価
　　5.7　ロータス型ポーラス金属の燃焼器用遮熱タイルへの適用のまとめ
　　5.8　その他の航空機用エンジン部品への,ロータス型ポーラス金属の応用可能性
　　　　5.8.1　軽量化,制振機能利用(中空ファンブレード)
　　　　5.8.2　多孔性利用(緊急時用潤滑油保持溜り)
　　　　5.8.3　多孔性利用(遮熱構造材としての適用　:　ベアリングサポート)
　　　　5.8.4　制振機能利用(制振構造材としての適用　:　ベアリングサポート)
　　5.9　まとめ

第4章　ナノポーラス金属の作製方法と物性
1　ナノポーラス金属間化合物の作製(吉見享祐)
　　1.1　はじめに
　　1.2　ナノポーラス化現象が起こる金属間化合物群とその物理的根拠
　　1.3　金属間化合物バルク内部のナノポーラス化
　　1.4　金属間化合物表面のナノポーラス化現象
　　1.5　ナノポアー形成メカニズムと結晶学的異方性
　　1.6　おわりに
2　脱合金化によるナノポーラス金属の創製(袴田昌高,馬渕　守)
　　2.1　はじめに
　　2.2　ナノポーラス金
　　　　2.2.1　脱合金化
　　　　2.2.2　後処理による気孔性状制御
　　2.3　金以外のナノポーラス金属
　　2.4　表面処理としての合金化/脱合金化と表面積測定
　　2.5　結晶学的な性質
　　2.6　おわりに
3　ナノポーラス金属の機械的性質と電気特性(谷本久典)
　　3.1　はじめに
　　3.2　ナノポーラス化による機械的性質の変化
　　3.3　ナノポーラス化による電気伝導性変化
　　3.4　おわりに
4　ナノポーラス金属の触媒・光学特性(藤田武志)
　　4.1　はじめに
　　4.2　ナノポーラス金属の触媒特性
　　　　4.2.1　CO酸化触媒
　　　　4.2.2　アルコール電極酸化触媒
　　　　4.2.3　酸素還元反応触媒
　　　　4.2.4　高分子触媒
　　4.3　ナノポーラス金属の光学特性とラマン分光への応用
　　4.4　最後に
5　陽極酸化によるバルブ金属・合金表面へのナノポーラス酸化物層の創成(土谷博昭,藤本慎司)
　　5.1　はじめに
　　5.2　チタンの陽極酸化によるポーラス酸化物層の創成
　　　　5.2.1　ポーラス酸化物層の形成過程と陽極酸化電圧・時間の影響
　　　　5.2.2　ポーラス酸化物層の形態に及ぼす電解液の影響
　　5.3　バルブ金属の陽極酸化によるポーラス酸化物層の形成
　　5.4　バルブ金属からなる合金における酸化物層の形態遷移とチューブ径分布の2極化現象
　　5.5　おわりに
6　金属の酸化反応を利用した酸化物ナノ中空構造体の作製(仲村龍介)
　　6.1　はじめに
　　6.2　金属ナノ粒子の酸化による酸化物ナノ中空粒子の形成
　　6.3　金属ナノワイヤーの酸化による酸化物ナノチューブの形成
　　6.4　中空構造の形成メカニズム
　　6.5　おわりに

第5章　標準化(日本工業規格)
1　標準化―用語(三原　豊)
2　ポーラス金属の圧縮試験方法の標準化(金武直幸)
　　2.1　はじめに
　　2.2　ポーラス金属の変形特性
　　2.3　圧縮試験方法
　　　　2.3.1　試験片の準備
　　　　2.3.2　試験の実施方法
　　　　2.3.3　特性値の定義
　　2.4　おわりに
3　ポーラス金属の熱伝導率試験方法の標準化(大串哲朗)
　　3.1　まえがき
　　3.2　試験片温度測定法の場合の実測例
　　　　3.2.1　試験装置と測定方法
　　　　3.2.2　有効熱伝導率算出式
　　　　3.2.3　試験片仕様
　　　　3.2.4　試験結果とロータス型ポーラス金属の有効熱伝導率予測式との比較
　　3.3　試験片厚さ変化法の場合の実測例
　　　　3.3.1　試験装置と測定方法
　　　　3.3.2　試験片仕様
　　　　3.3.3　測定結果
　　3.4　あとがき