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書籍詳細

  図解 傾斜機能材料の基礎と応用

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上村誠一 元日本石油(株) 工博 編著

渡辺義見 名工大教授 工博 編著

篠原嘉一 物質・材料研究機構 工博 著

鴇田正雄 (株)エヌジェーエス 工博 著

金井洋 日鉄住金鋼板(株) 工博 著

白垣信樹 日鉄住金鋼板(株) 著

後藤孝 東北大教授 工博 著

伊藤暁彦 東北大助教 博士(工学) 著

塚本英明 名工大特任准教授 博士(工学) 著

長谷崎和洋 徳島大教授 博士(工学) 著

菅野勉 パナソニック(株) 著

小林郁夫 東工大准教授 博士(工学) 著

熊川彰長 宇宙航空研究開発機構 工博 著

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発行年月日:2014/05/07 , 判 型: A5,  ページ数:304頁

ISBN:978-4-339-04629-8,  定 価:4,536円 (本体4,200円+税)

一つの材料の中で組成や機能が連続的または段階的に変化(傾斜)している傾斜機能材料は,宇宙機の外壁,光学材料,エネルギー材料,生体材料など多くの工業製品に利用されている。本書では,その基礎から応用までを解説している。

【目次】

1章 傾斜機能材料の概念と歴史
1.1 傾斜機能材料の時代背景
1.2 傾斜機能材料の誕生
1.3 傾斜機能材料の概念の変遷
1.4 自然界にみる傾斜構造
1章 傾斜機能材料の概念と歴史
1.1 傾斜機能材料の時代背景
1.2 傾斜機能材料の誕生
1.3 傾斜機能材料の概念の変遷
1.4 自然界にみる傾斜構造
1.4.1 竹
1.4.2 人骨
1.5 研究開発プロジェクト
1.5.1 FGMパートⅠ・プロジェクト
1.5.2 FGMパートⅡ・プロジェクト
1.6 開発された代表的な実用傾斜機能材料
1.7 傾斜機能材料の今後
引用・参考文献
 
2章 金属およびセラミックス系傾斜機能材料の製造法
2.1 製造法の分類
2.2 CVD法
2.3 PVD法
2.4 複合めっき法
2.5 溶射法
2.6 粉末冶金法
2.7 遠心鋳造法
2.8 組織制御による傾斜機能材料化
2.9 拡散による傾斜機能材料化
引用・参考文献
 
3章 粉末冶金を用いた傾斜機能材料製造方法
3.1 各種焼結法の分類
3.2 粉末冶金法の基本概念
3.2.1 粉末冶金法(粉末プロセス)とは
3.2.2 液相焼結と固相焼結(ネックの形成と拡散現象)
3.3 各種焼結法
3.3.1 各種焼結法とその装置概要
3.3.2 加圧焼結法(HP法とHIP法)の焼結工程例
3.3.3 放電プラズマ焼結(SPS)法
3.4 SPS法による傾斜機能材料の作製
3.4.1 SPS法による傾斜機能材料創製の概念
3.4.2 SPS法による傾斜機能材料作製方法と留意点
3.4.3 SPS法による各種傾斜機能材料の創製例
3.4.4 実用材料としての傾斜機能材料
3.5 粉末冶金を用いた傾斜機能材料製造の今後
引用・参考文献
 
4章 遠心力を用いた傾斜機能材料製造法
4.1 遠心力を用いた製造法の分類
4.2 遠心力スラリー法
4.2.1 遠心力スラリー法
4.2.2 遠心力スラリー投入法
4.2.3 溶融可能な固相を溶媒帯とした遠心力スラリー投入法
4.3 遠心力法
4.3.1 遠心力法とは
4.3.2 遠心力法で製造した金属/セラミックス系傾斜機能材料
4.3.3 遠心力固相法と遠心力晶出法
4.3.4 遠心力固相法における組成制御
4.3.5 板状粒子を含む系に遠心力固相法を適用した例
4.3.6 遠心力晶出法により製造した傾斜機能材料の組織
4.4 遠心加圧法
4.4.1 遠心力混合粉末法
4.4.2 遠心力混合粉末法により作製した傾斜機能砥石
4.4.3 遠心焼結鋳造法により作製した傾斜機能砥石
4.4.4 遠心力混合粉末法による母相金属の結晶粒微細化
4.4.5 遠心加圧法による生体用傾斜機能材料の作製
引用・参考文献
 
5章 高分子系傾斜機能材料の製造法
5.1 高分子系の傾斜構造形成の特徴
5.2 傾斜構造形成のために考慮すべき因子
5.3 傾斜構造形成の例とその形成機構
5.3.1 エポキシ/アクリル樹脂混合溶液の自己組織化による傾斜構造形成
5.3.2 塗膜の表面と内部の反応速度差を利用した傾斜構造形成
5.3.3 反応速度差とポリマーブレンドによる傾斜構造の複合化
5.3.4 ポリマーブレンドの自己組織化による傾斜構造形成
5.3.5 ポリマーのポリマー溶液への拡散を利用した傾斜構造形成
5.4 高分子系傾斜機能材料の今後
引用・参考文献
 
6章 コーティング技術とその傾斜機能材料化
6.1 切削工具向けコーティング
6.2 CVDによる傾斜機能コーティング
6.3 光・熱分解レーザCVDと連続発振高強度レーザCVD
6.4 CVDによるa-Al2O3コーティング
6.5 レーザCVDによるa-Al2O3コーティング
6.6 CVDによるTiNおよびTiCコーティング
6.7 レーザCVDによるTiNコーティング
6.8 レーザCVDによるTiCコーティング
6.9 a-Al2O3/TiN傾斜機能コーティング
6.10 TiON傾斜機能コーティング
6.11 傾斜機能コーティングの実用化に向けて
引用・参考文献
 
7章 傾斜機能材料の評価法
7.1 マクロ的特性の評価
7.1.1 遮熱性の評価
7.1.2 耐熱性の評価
7.1.3 実環境評価試験
7.1.4 小型パンチ試験による機械的性質の評価
7.1.5 破壊力学に基づく解析
7.2 ミクロ的特性評価
7.2.1 ミクロ組織,結晶構造評価
7.2.2 ナノ・ミクロ的機械的性質評価
7.2.3 熱応力評価
7.3 熱応力緩和型傾斜機能材料に関するマイクロメカニックス解析
7.4 傾斜機能材料の設計と評価
引用・参考文献
 
8章 エネルギー分野への応用(1)熱電発電と太陽光熱複合発電
8.1 エネルギー変換
8.1.1 エネルギーの変換効率の基本
8.1.2 熱エネルギーの変換効率
8.1.3 太陽からのエネルギーの基本概念
8.2 熱電発電
8.2.1 熱電半導体の原理
8.2.2 熱電発電モジュールの構造
8.2.3 カルノー効率と熱電変換
8.2.4 熱電変換材料
8.2.5 接合部の問題点
8.2.6 熱電発電モジュールの評価方法
8.3 太陽光熱複合発電
8.3.1 集光型太陽電池
8.3.2 集光システムおよび波長選択膜
8.3.3 太陽光熱複合発電(集光型太陽電池システム)の例
8.3.4 宇宙太陽光利用システム(SSPS)
引用・参考文献
 
9章 エネルギー分野への応用(2)低温熱源からのエネルギー回収
9.1 エネルギーと熱
9.2 低温熱源からの熱電発電
9.3 熱発電チューブの構造
9.4 傾斜積層構造と発電との関係
9.5 熱発電チューブの作製
9.6 発電性能と発電ユニットの構成
9.7 ごみ焼却熱を利用した発電
9.8 熱発電チューブを越えて
引用・参考文献
 
10章 生体分野への応用
10.1 生体組織と生体材料
10.2 生体材料に求められる異方性と傾斜機能性
10.3 傾斜機能材料の生体材料への応用の可能性
10.3.1 ロータス金属
10.3.2 傾斜組織を有する環境浄化多孔質材料
10.3.3 気孔を内蔵するハイドロキシアパタイト/チタン傾斜機能生体材料の開発
10.3.4 ハイドロキシアパタイト含有ガラス/チタン傾斜機能複合材料の開発
10.3.5 その他の多孔質生体材料の傾斜機能化の研究開発動向
10.4 生体用傾斜機能材料の課題
引用・参考文献
 
11章 宇宙分野への応用
11.1 高熱負荷機器と傾斜機能材料
11.2 ロケット燃焼器の構造と冷却
11.3 実用化に向けた研究
11.3.1 高温度落差試験
11.3.2 軌道変換システム(OMS)
11.3.3 姿勢制御システム(RCS)
11.4 熱防護材
11.5 欧米の動向
11.5.1 米国における熱応力緩和型傾斜機能材料の検討事例
11.5.2 フランスにおける熱応力緩和型傾斜機能材料の検討事例
11.5.3 ドイツにおける熱応力緩和型傾斜機能材料の検討事例
11.6 熱応力緩和型傾斜機能材料への期待
引用・参考文献
 
12章 傾斜機能材料の産業での応用例
12.1 傾斜機能材料のコンセプトを使用した商品
12.2 粉末焼結法およびCVD法を用いた工具材料への傾斜機能材料のコンセプトの適用
12.2.1 切削工具材料とは
12.2.2 粉末焼結法による傾斜機能超硬合金
12.2.3 CVD法によるコーティング工具
12.3 光学分野への傾斜機能材料の応用
12.4 傾斜機能材料の腕時計外装への応用
12.5 傾斜硬度を持つ電気カミソリの内刃
12.6 傾斜機能材料化による付加価値の付与
引用・参考文献
索引

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