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新機能材料
金属ガラスの基礎と産業への応用

New Functional Materials Fundamentals of Metallic Glasses and their Applications to Industry.


第2編 総目次

第2編 金属ガラスの産業への応用
 

  第1章 金属ガラスの作製技術
  
   第1節 大量生産技術

      1. 液体急冷成形生産技術
       1.1 ロール成形法
        1.1.1 薄帯材
        1.1.2 線状材
       1.2 回転紡糸,回転ディスク成形法
        1.2.1 細線材
        1.2.2 太線材
       1.3 アトマイズ作製法
        1.3.1 微細粉末
        1.3.2 ビーズ
       1.4 射出成形法
        1.4.1 素形材,バルク・板材
        1.4.2 異形材,型材・製品
       1.5 溶湯接合法
        1.5.1 同種金属ガラス接合
        1.5.2 異種金属ガラス接合
       1.6 ポーラス成形法
       1.7 中空成形法
       1.8 浮遊溶解プレス法
      2. 二次加工成形生産技術
       2.1 粘性流動加工
       2.2 切削加工
       2.3 レーザ加工
       2.4 フォトエッチング加工
      3. 表面処理生産技術
       3.1 装飾性表面処理
       3.2 機能性表面処理
        3.2.1 表面硬化処理
        3.2.2 表面生体皮膜処理
        3.2.3 溶射積層皮膜処理
      4. 品質保証,評価技術
       4.1 合金組成範囲の制御
       4.2 品質安全係数の設計
       4.3 組織欠陥の制御
       4.4 評価方法と信頼性

  
   第2節 ポーラス金属ガラス
      1. ポーラス金属ガラス
      2. ポーラス金属ガラスの創製方法
       2.1 発泡法
       2.2 含浸法
       2.3 中空粒子法
       2.4 粉末冶金法
       2.5 液相分離法
      3. ポーラス金属ガラスの機械的性質
      4. ポーラス金属ガラスの応用
      謝辞

  
   第3節
 金属ガラスパイプ

      緒言
      1. 金属ガラスパイプの作製方法その1
      2. 金属ガラスパイプの作製方法その2
      まとめ

 

 第2章 金属ガラスの加工技術

   第1節 超微細加工技術と微細寸法試験法
      はじめに
      1. 微小寸法試験片用試験機と試験片
       1.1 微小寸法試験片用試験機
       1.2 微細加工と微小寸法試験片
        1.2.1 加工方法
        1.2.2 FIB加工の影響
         (1) 温度上昇の影響
         (2) Gaイオンの影響
       1.3 試験方法とその材料特性
        1.3.1 引張試験
        1.3.2 曲げ試験(破壊靱性)
        1.3.3 疲労試験
      おわりに

  
  第2節
 粘性成形加工
   
  はじめに
      1. 過冷却液体域における粘性流動特性と成形特性
       1.1 巨視的変形特性
       1.2 ナノ・マイクロ成形特性
      2. 成形加工法と特性
       2.1 マイクロ成形加工法と加工特性
        2.1.1 鍛造加工
        2.1.2 押出加工
       2.2 ナノ成形加工法と加工特性
        2.2.1 ナノ鍛造加工
        2.2.2 ナノインプリント
      3. 成形加工条件と成形限界
      まとめ

 
   第3節 粉末成形加工
      はじめに
      1. 金属ガラスの成形加工
       1.1 超塑性を利用した金属ガラス粉末の固化成形技術の開発
       1.2 放電プラズマ焼結法による優れた軟磁気特性を持つ
          Fe基金属ガラス磁気コアの開発
      おわりに

   第4節 薄膜化 
      1. 高周波マグネトロンスパッタ法による成膜
       1.1 成膜条件と非晶質性の確認
       1.2 示差走査熱量計による過冷却液体域の確認
       1.3 スパッタ圧力,ターゲット製法による膜質への影響
      2. 薄膜金属ガラスの物性
       2.1 熱的性質
       2.2 化学的性質
       2.3 機械的性質
        2.3.1 引張強さ
        2.3.2 縦弾性係数
        2.3.3 弾性限界
        2.3.4 硬さ
        2.3.5 電気的性質
        2.3.6 光学的性質
        2.3.7 過冷却液体域での焼なましによる物性値の変化
       2.4 薄膜金属ガラスと他の材料との比較

  
   第5節
 切削加工

      1. 旋削加工性
      2. 表面粗さ
      3. 工具材種の影響
      4. 切削後のガラス状態
      5. 切削抵抗
      6. 金属ガラスの旋削機構
      7. 金属ガラスの旋削条件

   第6節 接合技術
      1. 金属ガラスの溶接・接合の基本
      2. 溶接・接合法
       2.1 一般的な溶接・接合法の分類
       2.2 金属ガラスの接合実験に適用された溶接・接合プロセスの特徴
        (1) 電子ビーム溶接
        (2) レーザ溶接
        (3) 抵抗溶接(フラッシュバット溶接、抵抗スポット溶接)
        (4) 摩擦圧接
        (5) 摩擦撹拌接合
        (6) 爆発圧接(爆着)
      3. 金属ガラスの溶接・接合の実施例
       3.1 同種金属ガラスの溶接・接合
       3.2 異種金属ガラスの溶接・接合
       3.3 結晶金属と金属ガラスとの異材溶接・接合

  
   第7節
 照射による安定化

    
    1. 原子炉照射

      1. 原子炉照射実験
      2. ビッカース硬さの中性子照射効果
      3. アモルファス構造の中性子照射効果
      4. 中性子照射誘起欠陥
      5. 金属ガラスの原子炉照射安定性

    
    2. イオン照射

      1. 固体と高速イオンとの相互作用
      2. 金属ガラスのイオン照射効果
       2.1 表面形態変化(〜keV/amu)
       2.2 イオン照射による原子混合(keV〜MeV /amu)
       2.3 高速重イオン(swift heavy ios、〜MeV/amu) の高密度電子励起効果

 
 第3章 金属ガラスの機械材料への応用
  
   第1節
 スポーツ用品-ゴルフクラブ-

      はじめに
      1. Zr基バルク金属ガラスとその機械的性質
      2. ドライバーヘッドの作製および飛び性能の評価
      3. アイアンヘッドの作製および飛び性能の評価
      おわりに
  

   第2節
 ショットピーニング

      1. 開発の目的
      2. 実験方法
      3. 実験結果および考察
       3.1 Fe基金属ガラス粒子
       3.2 金属ガラス粉末のショットへの応用
       3.3 ピーニング特性
       3.4 粉塵爆発性
       3.5 今後の展開
      おわりに

  
   第3節
 マイクロギア

      1. 開発の背景
      2. マイクロギアドモータの設計
      3. 歯車の試作
       3.1 歯車の作製方法
       3.2 歯車の試作
      4. 歯車の評価
       4.1 歯車強度試験
       4.2 高温高湿放置試験
      5. ギアドモータ評価
       5.1 ギアヘッド寿命試験
       5.2 ギアドモータの医療機器搭載に向けた予備実験
      6. 直径1.5mmギアドモータの開発
      7. 自動組み付け装置の開発
      8. 実用化に向けて
       8.1 ギアドモータの用途・市場
       8.2 今後の課題と展開

  
   第4節
 センサ

    
    1. コリオリ流量計

      1. コリオリ流量計
      2. 合金探査および薄肉金属ガラスパイプ製作
      3. 測定感度
      4. 結晶金属との接合
      まとめ

    
    2. 圧力センサ

      1. 圧力センサ(中圧・高圧)の現状と金属ガラス材料の利用
      2. 金属ガラス製圧力センサ素子
      3. ダイアフラム部材(起歪体)の製作
      4. 金属ガラス対応圧力センサ用高感度薄膜ひずみゲージ
      5. 素子の接合
      6. 圧力センサの特性と耐久性
      7. 金属ガラス製圧力センサの構造
      8. 金属ガラス製圧力センサの利点とその展開
  

   第5節
 マイクロアクチュエータ

      1. 薄膜金属ガラスとその微細加工
       1.1 平面的な微細構造の製作
       1.2 立体的な微細構造の製作
      2. 薄膜金属ガラスマイクロアクチュエータ
       2.1 円錐ばねマイクロアクチュエータ
       2.2 マイクロレンズアクチュエータ
       2.3 2自由度マイクロアクチュエータ
       2.4 円筒型超音波リニアマイクロアクチュエータ

  
   第6節
 スプリング部材

      1. スプリング部材の設計
      2. スプリング用材料としての金属ガラス
      3. 金属ガラス線材の製造方法
      4. 金属ガラス線材の加工
      5. 金属ガラス製スプリング

  
   第7節
 航空機部材

      1. 航空機の構造
      2. 航空機用構造材料に求められる特性
      3. 航空機部材への金属ガラスの適用
       3.1 構造材料としての金属ガラス
       3.2 部材の製造方法
       3.3 今後の課題

  
   第8節
 ケーシング

      1. 携帯端末機器に用いられるケーシングの現状
      2. 金属ガラスを用いる薄肉ケーシングの特徴
       2.1 バルク金属ガラス
       2.2 機械的性質・熱的性質の利用
       2.3 高耐食性の利用
       2.4 耐落下衝撃性の利用
       2.5 非磁性の利用
       2.6 優れた転写性の利用
      3. 金属ガラスケーシングの作製
       3.1 液相成形法
       3.2 二次加工成形法
       3.3 精密切削加工法
       3.4 表面装飾
  

   第9節 ベアリング
      1. ベアリング産業の現状
      2. ベアリングに期待された金属材料の特性
       2.1 耐摩耗性
       2.2 高加工精度
       2.3 高耐食性
       2.4 低摩擦係数
       2.5 高振動吸収
      3. 金属ガラスベアリングの作製 
       3.1 ベアリングの成形技術
       3.2 金属ガラスの表面処理技術
       3.3 金属ガラスの鏡面研磨 
      4. ベアリングに用いられる金属ガラスの特徴と評価
       4.1 ベアリングに適した金属ガラス合金
       4.2 金属ガラスベアリングの摩耗特性
       4.3 金属ガラスベアリングの高精度
       4.4 金属ガラスベアリングの耐食性

 

 第4章 金属ガラスの磁性材料への応用
  
   第1節 軟磁性材料
    
    1. 軟磁性

    
    2. 磁性シート

      1. Fe基金属ガラス「リカロイTM」磁性シートの特性と応用
       1.1 作製方法
       1.2 性能および効果
        1.2.1 ノイズ抑制用シート(NSS)
         (1) ノイズ抑制効果
         (2) ノイズ抑制シートとしての適用事例
        1.2.2 RFIDアンテナ補助用シート
         (1) RFIDアンテナ補助効果
         (2) RFIDアンテナ補助用シート適用事例
       1.3 今後の展開
      まとめ

    
    3. エレクトロニクス

      はじめに
      1. 金属ガラスの優れた軟磁気特性
      2. RF-IDの発展
       2.1 RF-IDとは
       2.2 RF−IDの新しい応用NFCについて
       2.3 RF-IDに最適な磁性材料と金属ガラスに求められる特性
      3. 金属ガラスの現状の応用
      4. 軟磁性金属ガラスのさらなる発展の可能性

  
   第2節
 硬磁性材料

      1. バルク状ナノコンポジット磁石の作製
       1.1 鋳造法によるナノコンポジット磁石の作製
       1.2 放電プラズマ焼結法によるナノコンポジット磁石の作製
       1.3 ホットプレス法によるナノコンポジット磁石の作製
  

  第5章 金属ガラスの物理的・科学的特性の応用

   第1節
 水素利用分野

    
    1. 水素透過膜

      1. 水素透過膜
       1.1 水素製造と水素透過膜
       1.2 金属ガラスと水素
        (1)  アモルファス合金の水素吸蔵の特徴
        (2) 金属ガラスの水素吸蔵の特徴
       1.3 Ni-Nb-Zr系アモルファス合金の水素透過性
         1.3.1 水素透過係数
         1.3.2 局所構造と透過メカニズム
         1.3.3 長時間試験
       1.4 アモルファス合金水素透過膜を用いたメタノール水蒸気改質水素製造

    
     2. 燃料電池用セパレータ
      1. 固体高分子形燃料電池(PEMFC)の構成とセパレータの役割
      2. 金属ガラス適用の利点
       2.1 過冷却液体状態における粘性流動加工性
       2.2 優れた耐食性
       2.3 優れた機械的性質
      3. Ni-Nb-Ti-Zr系金属ガラスを用いたセパレータの試作
       3.1 Ni-Nb-Ti-Zr系金属ガラスの最適組成探査
       3.2 Ni60Nb15Ti15Zr10金属ガラスを用いたPEMFCセパレータの試作
       3.3 Ni60Nb15Ti15Zr10金属ガラス製PEMFCセパレータの発電試験
      4. Ni-Cr-P-B系金属ガラスを用いたセパレータの試作
       4.1 Ni-Cr-P-B系金属ガラスの最適組成探査
       4.2 Ni65Cr15P16B4金属ガラスを用いたPEMFCセパレータの試作
       4.3 Ni65Cr15P16B4金属ガラス製PEMFCセパレータの発電試験
      5. 金属ガラスセパレータの可能性

    
     3. 水素ガスセンサ
      1. 金属ガラスの電気抵抗
      2. 金属ガラスの電気抵抗に与える水素ガス雰囲気の影響
      3. Pd基金属ガラスを用いた水素ガスセンシング

    
     4. 溶存水素センサ
      1. 溶存水素水の機能
      2. Mg基アモルファス合金を用いた溶存水素センシング
      3. Pd基金属ガラスを用いた溶存水素センシング

     
     5. メタノール改質触媒
      1. アモルファス合金を触媒とする反応
      2. 金属ガラス触媒による反応
      3. 少量の貴金属を添加したCu-Zrガラスを原料とする
        メタノールの水蒸気改質反応
      4. 金属ガラス合金による触媒反応の展望

    
     6. プロトントンネリングによる量子デバイス
      はじめに
      1. 試料
      2. クーロン振動と直流/交流増幅作用
      3. 電子回路とプロトントンネリング
      4. 量子ドットの応用

   第2節 表面加工分野
    
    1. 表面処理

      1. 金属ガラスの表面構造
      2. 金属ガラスの表面処理の目的
      3. 金属ガラスの表面機能性改善と処理方法
       3.1 金属ガラスへの皮膜処理
        3.1.1 表面めっき
         (1) 装飾性めっき
         (2) 高硬度めっき
        3.1.2 生体接合
        3.1.3 表面酸化
       3.2 金属ガラスの表面利用
        3.2.1 鏡面研磨
        3.2.2 粘性加工
      4. 金属ガラスを利用した他の材料への表面改善
       4.1 溶射  
       4.2 ショットピーニング

    
     2. 溶射コーティング
      1. 金属ガラス溶射とは
      2. 金属ガラス溶射の事例
       2.1 Fe43Cr16Mo16C15B10金属ガラス溶射
       2.2 Fe43Cr16Mo16C15B10金属ガラス溶射の適用事例
       2.3 その他の金属ガラス溶射

    
     3. 装飾
      1. 表面処理の種類と機能
      2. 表面装飾性処理技術
       2.1 電気めっき
       2.2 無電解めっき
       2.3 PVD
       2.4 CVD
       2.5 陽極酸化
      3. 金属ガラスの構造と表面状態
      4. 金属ガラス合金の装飾性
       4.1 優れた光沢性と平坦性
       4.2 特異な転写性
       4.3 着色性
      5. 金属ガラスの表面装飾処理
       5.1 めっき前の下地処理
       5.2 鏡面研磨
       5.3 模様転写
       5.4 着色

  

 第6章 金属ガラスのその他分野への応用
  
   第1節 音響部材
      はじめに
      1. 試料
      2. 金属ガラスの伝播特性
      3. 金属ガラスの減衰特性

  
   第2節
 生体材料

      1. バイオマテリアル
      2. 生体用金属ガラスの開発
       2.1 インプラント用金属ガラス合金
        2.1.1 Ti40Zr10Cu36Pd14系金属ガラス
        2.1.2 (Ti40Zr10Cu36Zr10Pd14)+Nb(Ta)系金属ガラス
       2.2 医療器具用金属ガラス合金
      3. 生体適合性向上のための活性化処理
       3.1 (Ti40Zr10Cu36Pd14)+M系合金(M=Ca,HAP)
       3.2 表面活性化処理
       3.3 ポーラス構造
      4. 金属ガラスの生体材料への応用展開
       4.1 インプラント製品
        4.1.1 人工歯根
        4.1.2 頭骨固定器具
        4.1.3 骨固定プレート
       4.2 医療器具
        4.2.1 アダプタ
        4.2.2 微小ねじ,微小歯車
       4.3 生体用金属ガラス材料の応用展望

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