Guoqiang Xie

コネクタ材料としてりん青銅、コルソン（Cu-Ni-Si 系）合金、およびベリリウム銅が用いられている。中でも、ベリリウム銅は特に強度と導電性の要求が高い用途に採用されている。しかしながら、近年、自動車電装機器の高度化やパソコン、携帯電話等の情報機器の小型高機能化等の急速な進展により、構成部品の高度集積化と同時にインターフェイスである電気接点コネクタにも小型化・低背化が強く求められており、さらなる強度と導電性を示すCu合金の開発が望まれている。 本研究では、金属ガラスの持つ超粘性流動特性と超高強度に着目し、放電プラズマ焼結（SPS）法により高強度・高導電性を示す純Cuと金属ガラスとのCu基複合材料を開発することである。

コネクタ材料としてりん青銅、コルソン（Cu-Ni-Si 系）合金、およびベリリウム銅が用いられている。中でも、ベリリウム銅は特に強度と導電性の要求が高い用途に採用されている。しかしながら、近年、自動車電装機器の高度化やパソコン、携帯電話等の情報機器の小型高機能化等の急速な進展により、構成部品の高度集積化と同時にインターフェイスである電気接点コネクタにも小型化・低背化が強く求められており、さらなる強度と導電性を示すCu合金の開発が望まれている。 本研究では、金属ガラスの持つ超粘性流動特性と超高強度に着目し、放電プラズマ焼結（SPS）法により高強度・高導電性を示す純Cuと金属ガラスとのCu基複合材料を開発することである。

治療のために体内へ埋入されるインプラント材料には二種類ある。一つ目は人工関節のように生体組織を恒久的に置換するTi系生体材料である。しかし、現在使用されている製品は約87%が欧米製品で占められている。一方で、国内医療機関からは、日本人の体形や生活様式にあった人工関節や使いやすい医療器具の開発への要望がある。二つ目は骨折固定材や縫合糸、血管や食道などの狭窄部位を拡張するためのステントなどのように、治癒するまでの期間のみ必要な材料である。現在Ti系生体材料が使用されているが、損傷した組織が修復した後にはこの材料が不要となるため、再度手術してこれを摘出して取り出す必要がある。このため、患者にとって大きな負担となり問題となっていた。この問題を改善するため、体内にて分解・吸収される生体吸収性材料の探査に関する研究が盛んに行われてきている。これまで、開発された生体吸収性材料は高分子およびセラミックス材料のみである。しかし、この材料は、機械的強度の不足から荷重負荷部位には使用できないことなどもあり、適応範囲が限られていた。そのため、これらよりも優れた機械的強度を持つ生体吸収性金属材料の開発が期待されている。 本研究では、生体適合性に優れた低弾性率・高強度ポーラスTi 基金属ガラス材料、および生体内における分解速度および機械的特性の制御ができる医療用生体吸収性Mg基金属ガラスを開発することを目的としている。

歯科用組織誘導法においては、組織再生までは被膜形状が維持され、再生後は生体に吸収されて取出し再手術不要が理想である。 粘性流動状態を有するMg-Zn-Ca系金属ガラスと結晶質Fe(生分解抑制剤)を混合し、放電プラズマ焼結法を用いて、金属ガラス複合材を作製する。これを用いて、組織再生のための人工被膜、固定ピンを、切削加工・研磨により試作し、擬似体液中に浸漬して生体内生分解性を評価する。 これらの研究開発により、歯科用組織再生材料として具備すべき、強度、延性、生分解性の最適化をはかり、理想的な材料を作製する。

金属ガラスは、機械的性質、化学的性質、磁気的性質および粘性流動特性等において従来の結晶金属には見られない数々の優れた特性を有し、広範囲の応用が期待されている。本研究では、もっと優れた性質の金属ガラス材料を創製するため、金属ガラス表面に高硬度、優れた耐摩耗性及び耐腐食性の材料をコーティングした。本共同研究にこのコーティングした薄膜及び薄膜と基板間界面の微細構造を明らかにする。具体的研究内容： 1. ZrAlNiCu、TiZrCuPdなど金属ガラス基板試料に約500 nm厚さのTi、TiN、TiAlN、CrN薄膜の微細構造（ガラス相、ナノ結晶質等）及び基板と薄膜間接合界面を検討する。 2. 熱処理したZrAlNiCu、TiZrCuPdなど材料を基板として、同じ薄膜を作製し、微細構造を検討する。 いろいろな条件で作製した薄膜材料の微細構造の評価及び各種性能の検討を行うことによって、最適の作成条件の指針を選定し、従来の金属ガラス材料または結晶質材料に無い特性を有する材料の創製が期待できる。

株式会社SPFの委託による、第4, 5族元素金属(Ta, Nb, Zr, V, Ti)と鉄鋼材料との異種金属接合に関する接合界面の微細組織観察および実用化に関する研究である。

近年注目されている放電プラズマ焼結法による、各種新素材の開発に関する研究が多く報告されている。この方法では、パルス状電気エネルギーを直接的に試料中に投入することにより加熱するため、通常の焼結法と比べ、低温・短時間で焼結が可能であり、加熱部分の熱容量が小さいため、急速昇温と急速冷却が可能である。また、通電時の放電の発生で粉末表面の清浄化が進み、各種材料の焼結が促進されている。パルス通電により、粉体接触部における電流と発熱の集中による、粉体接触部の温度が粉体平均温度より高いことから、粒子間のネック形成が促進され、高強度多孔質材料の創製が容易となる。本研究では、放電プラズマ焼結方法を用いて、金属ガラス粉末を焼結し、ポーラス金属ガラス焼結体を作製することを目的としている。

金属ガラスは従来の結晶材料には見られない高強度、高硬度、高耐食性等優れた特性を有し、広範囲の応用が期待されている。しかしながら、金属ガラスはほとんど巨視的な伸びを示さない。改善策として、金属ガラスを結晶材と複合化して延性向上することが考えられる。高強度な結晶質粒子がせん断滑り帯の進展を抑え、多数のせん断滑り帯の形成を促進することにより複合材の延性を向上すると考えられる。また、金属ガラスは通常で液体から冷却により得られ、冷却速度により制限されるため、通常の鋳造方法では3 cm直径以上の充分に大きな寸法、複雑形状の金属ガラスを種々の多くの合金系で得ることが困難である。一つの解決策として金属ガラス粉末を用いた粉末冶金成形法がある。また、この方法ではガラス形成能低い合金も作製可能である。一方、近年注目されている放電プラズマ焼結（SPS）法は、パルス状電気エネルギーを直接試料中に投入して加熱するため、急速昇温と急速冷却が可能であり、従来の焼結法とは異なり粉体のガラス相、準安定相、微細結晶相がその特性を損なうことなく残存した焼結体を得ることができる。本研究では、SPS法を用いて結晶質粉末を分散した金属ガラス基混合粉末を焼結し、金属ガラスコンポジット材料の作製を試み。焼結体の機械的特性の評価および透過電子顕微鏡による金属ガラス粉末粒子と添加した粉末粒子間界面の微視的な現象・接合機構の解明などから、高強度及び延性向上の金属ガラスコンポジット材料を目指している。