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セラミックのばね!?

1 :ヒコーキ屋:2000/11/26(日) 07:35
セラミックで出来たバネについて詳しいかたいらっしゃいませんか?

以前、山根一眞氏の連載「メタルカラーの時代」で紹介されていた
のですが、曰く、ばねの形状は螺旋、板、椀型とあり普通のばねと
変わりなく、磁気も帯びず錆びない...
といいことづくめのように書かれていたと記憶してます。

例えば京セラ等のセラミック包丁は切れ味はいいものの、弾性、粘り
に乏しく刃が欠けてしまいます。 でもこのセラミックばねを
応用すれば...。

昔はクルマの板バネを削って刀や鉈にしたものなんかありました
けど、 そのノリで刃物、プロペラ等に使えないもんでしょうか



2 :∞様:2000/11/29(水) 01:40
ロールスロイス当たりがセラミックのタービンブレードを研究していたような気が・・・


3 :名無しさん@1周年:2000/11/30(木) 00:11
タービンだったら日産のセラミックターボがありますよ。
セラミックバネならNGKのHPあたりにありそう

4 :通りすがりの名無し:2000/11/30(木) 19:30
むむ。日産のセラミックターボですか!
あれってマイナーチェンジで止めたんでしたよね。
なにか大きな問題でも有ったんでしょうか?


5 :名無しさん@1周年:2000/11/30(木) 21:29
まあやっぱ靭性の問題なのかな?
セラミックスは一般的に、軽くて強度もあるけど
耐衝撃性や材料に微量の欠陥があったときには脆い。

ターボの羽根なら壊れても走れるが、
メインにつかうとなると安全性の要求が厳しくなるから、
研究はおもろいけど、実用はまだまだ難しいのだろうね。

6 :ヒコーキ屋:2000/12/01(金) 10:21
うぁ、皆さん、レスありがとうございます! レスもらっただけで、
こんなに嬉しかったことってないっす! いや、「材料物性」
ってホント人が来ないから、どうやら「古文」と最下位を争そってる
とか...(落涙) そんでスレたてた本人が忘れるとこでしたわ。

ロールスのタービンブレードが構造的に強度のでる遠心式ではなく、
多段式のホントの風車のブレードだとしたら、これは凄いですね。

ではNGKのHPも早速みてみます。

7 :名無しさん@1周年:2000/12/01(金) 23:42
十年くらい前、私が設計した機械にセラミックのコイルバネ使ったことあるけど、
20万円くらいのが、組み付けの時ちょっと無理したり、軽い衝撃だけで簡単に
折れてひどい目にあったことがある。

8 :ヒコーキ屋 :2000/12/02(土) 07:34
NGK(つか中津川セラミック)には残念ながらセラミック
ばねはありませんでした。 京セラしかり、日セラしかり。

>7殿、おそれいります。

ほぉ、実際に使用されたのですね。 ヤングズ・モジュールなりの
具体的な数字と値段を探してるんですけど、組み付けの時に折れた、
なんてんでしたら、もうその必要はないのかな...。
いい夢、見させてもらった、てことであきらめて、素直に
チタンでも考えてみることにしよーかな!?

ちなみに出荷前の検品てされなかったんですかいね?、その
二十万円也の「商品」は。


9 :7:2000/12/03(日) 01:10
取引先が試作品だとか言って現物持ってきて、それ使った設計だけ受けた。
メモ用紙の定数だけで、どこのどういう素性の物か全然聞かされずに...

そんで、現場(客先)の兄ちゃんが試しに押してみてボキ。オッチャンが
引っかかった梱包材引っ張ってボキ。で、予算圧迫して設計の支払いでもめた。

10 :3:2000/12/03(日) 03:28
>8
>NGK(つか中津川セラミック)には残念ながらセラミック
>ばねはありませんでした。 京セラしかり、日セラしかり。

あらら、すいませんでした。
検索したら沢根スプリングってとことニッパツにあるようですね。

http://www.ric-shizuoka.or.jp/yumekigyo/guide-book/kinzoku/kinzoku2.htm
http://www.nhkspg.co.jp/news/010303.htm

11 :名無しさん@1周年:2000/12/03(日) 18:00
セラミックスでできた飛行機は乗りたくないな。怖すぎ。
ナウシカは乗ってるみたいだけどw

12 :包丁屋:2000/12/03(日) 23:21
セラミックスの中では、包丁に使われるTZP(部分安定化ジルコニア)が、靭性では優秀ですね。
それ以上を求めるなら、サーメットや、超微粒子超硬になるんじゃない。


13 :ヒコーキ屋:2000/12/04(月) 08:24
>3=10殿
沢根スプリングとニッパツをみてきました。 ありがとう
ございます。 たしかにセラミックのばねでした。
ただ7殿の体験談を聞くと...ちとコワイ気もしますね。
資料請求でもしようかな...。

>包丁屋さん、勉強になります、よくわかりました...と言いたい
とこですが、物性はガッコーでも基礎しかさらっておらず、実はよく
わかってないんです。 (ま、だからここの板に来たんですけどね)

部分安定化ジルコニア。う〜ん初耳です。
あとは...あ、Cermetですか! Ceramicの粉とmetalの粉を
混ぜたやつ!いやーすっかり忘れてました、調耐熱複合材。
タービンの翼にありますね。

でもやっぱり金属バネのようなセラミックはムリと
ゆーこってすかいね。


14 :名無しさん@1周年:2000/12/04(月) 08:34
>> 部分安定化ジルコニア
クラックが途中で止まるとかいうのでしたっけ、

15 :ヒコーキ屋:2000/12/04(月) 15:17
部分安定化ジルコニアとはなんぞや...
を!? お隣で 「ジルコニアって?」
というスレが立っている!
(おらぁ仕手筋か)

16 :名無しさん@1周年:2000/12/04(月) 15:51
ちとウェブサーチしたら、粒界構造と構成原子の偏析が大きな役割を果たしているという見解
http://nmc.nikkeibp.co.jp/kiji/ts5305.html

17 :粉まみれ:2000/12/05(火) 00:44
ジルコニアは
室温では    単斜相(monoclinic)
1100℃付近で  正方相(tetoragonal)
もっと高温で  立方相(cubic)
の3相の結晶をもつ。
それぞれの相で体積膨張を伴うため、単体では焼結できない。
よって、安定化剤を添加して、完全に立方相にしてものを、安定化ジルコニアとよび
立方相まで到達せずに正方相や、単斜相が残存するものを、部分安定化ジルコニア(PSZ)とよぶ。
TZPとは、ほぼ100%、正方相(tetragonal)にしたもので、PSZよりも粒径が小さく、熱的にも安定している。
部分安定化ジルコニアといえば、PSZの中にTZPがあるって感じかな。
その最大の特徴は、
クラックの成長を、正方相から単斜相への相転移に伴う体積膨張により、緩和、吸収する効果にある。
お店に売っている宝石のジルコニアには、そんな効果は無いと思うよ。

表面の傷を少なくして、厚み0.1〜0.2ミリにすれば、かなり曲げることができる。
でもセラミックスであることを忘れずに。

18 :あんぽんたんのヒコーキ屋:2000/12/06(水) 07:40
>16さん、ありがとうございます。ワシも見てきました。

ふむ、構成原子の偏析か..(わかった風な口きくワシ)
粒界構造がどうの、というのはお次の粉まみれさんの解説で
わかったような気もするんだけど、
ようするに、金属とセラミックのハンバーグじゃないけど
"つなぎ"こそが緩衝剤だぞ、と。 で、粒界構造に依存する
衝撃の吸収、ってのは、「線路の下はコンクリじゃなくて石ころ
のほうがいい」という、アレですか。

あ、線路の石ころは「体積膨張」しないか。 粉まみれさんの
おっしゃるところは、「お釜の中」の段階、ようするに「造ってる
最中」のお話なんですか?

『TZPにシリカを5質量%添加した場合,1400℃での引っ張り
変形時の伸びは1100%と優れた超塑性を示した』
(佐久間健人 98年)

とあるように、普通だったら熱膨張率のちがう物質を混ぜこねて
焼いたら割れるけど、高温ではよく伸びるし塑性もでるから
割れないよ、と。 製造段階でのことなんですかね?

実際に機械に組み込む段での「常温」では、どんな作用でもって
衝撃を吸収するんですかいね。

そもそも「セラミックのばね」には塑性つーより弾性が
いるわけなんだし...。 「超微粒子超硬」てのも
「弾性」とは関係ないですよね? よーわーらんすけど。


19 :続きです:2000/12/06(水) 07:53
粉まみれさん、(このHNって..どんなギョーカイなんすか!?
まさかGメン!?)

>クラックの成長を、正方相から単斜相への相転移に伴う
>体積膨張により、緩和、吸収する...

この「体積膨張」は1100℃から室温へ「冷める」ときに
起きるってことなんすか? (それとも「単斜相から正方相へ..」
が正しい!?)


20 :ジルコニアの2です。:2000/12/06(水) 12:02
御呼ばれしたみたいですので。

>>19
応力誘起変態じゃないでしょうか?

>>18
超塑性の話はジルコニア安定化とは直接は関係無い話です。
16のリンク先の新説については良く知りませんが、一般的には超塑性は製造時の話とクリープ強度の話に関係したもので、
通常、セラミックスで問題となる割れとはあまり関係がありません。


21 :もんもん:2000/12/06(水) 15:47
0.1〜0.2mmというと相当薄いブレードになりそうですね?
焼結品から切削加工とかよりもむしろ蒸着・メッキ、溶射成形等に
なるのでしょうね、可撓性のあるものを作るとなると・・・

素人考えですが、表面の傷とかは亀裂端に成り得るので論外だけども
それ以外の内部欠陥(セラミック粒子間の微小な隙間)などで
相転移やら粒界すべりなど抑止できるような機構が存在すれば
(たとえばクラックの成長が途中で止まるとか)
面白みがあるのですが。。

22 :もんもん:2000/12/06(水) 15:56
<PSZ
確か用途別でY2O3とかCaOとかを混入させるのでしたね

23 :ヒコーキ屋:2000/12/08(金) 08:15
>ジルコニアの2さん
わざわざこちらまで来ていただいて恐縮です。
色々なかたから情報をいただき、ちとだけ詳しくなりました。
で、
>通常、セラミックスで問題となる割れとはあまり関係が
>ありません。

というのもだいたい理解できました。
今いきなり思い出したんですけど、子どもの頃に見た科学番組
で「こんにゃく石」というのが出てきたような...

まるっきり無加工の石ですが、こんにゃくの大きさに切り出した
これが「たわむ」んですよ。

柔らかなセラミック、まるっきり荒唐無稽なハナシではない
わけですね。

でも、たとえばヘリのローターブレードにも使用できるほどに
なるにはまだまだですね。 お値段を考えたって。
(一番重要!)


24 :4:2000/12/11(月) 14:38
ワタシの車がそろそろ逝きそうなので久しぶりに車雑誌見てたんですが、
R33(先代)のマイナーチェンジで消えた日産のセラミックターボでしたが、
R34(現行)ではまた使われておりました。
トヨタなんかでもセラミックターボ採用車がありましたし。
今では完全に問題点は克服されたのかも。

25 :名無しさん@1周年:2000/12/11(月) 22:57
構造用セラミックスが実用でちゃんと使われているのは、
レシプロエンジンの10点前後の部品だけって、専門家が学術誌に最近書いてるよ。
ジェットエンジン(ガスタービン)には本格的実用はされてないってさ。

26 :名無しさん@1周年:2000/12/12(火) 09:56
窒化珪素がターボローターに使われてるよ。

27 :名無しさん@1周年:2000/12/12(火) 14:51
パジェロのディーゼルエンジン副燃焼室もSi3N4
ベンツあたりは、バルブを窒珪でやるって言ってたけど・・
どーなったんだろ??

28 :名無しさん@1周年:2001/01/04(木) 16:43
キキタイ揚ゲ
キタイ揚ゲ


29 :名無しさん@1周年:2001/01/04(木) 22:38
バルブはキツイと思うがなあ。
TiAlなら大同特殊が作ってたと思う。
どこの自動車メーカー向けかは忘れた。

30 :名無しさん@1周年:2001/01/04(木) 22:53
このスレッドってもともと、セラミックスのような高いヤング率が必要ってことなの?
それとも、とりあえずセラミックスでバネが製作できるかっていうこと?

31 :名も無きマテリアルさん:2001/01/06(土) 12:00
セラミックでどれくらいの弾性がでるのか、ということですな。
一番単純な例でいえば、切れ味は素晴らしいセラミックも
一般的な鋼鉄のナイフに弾性という点でどこまで迫れるのか!
という問題...。
現時点では無理、ということですかな。


32 :名も無きマテリアルさん:2001/01/06(土) 18:24
門外漢なんですけど、セラミックスの定義ってなんなんでしょう?
酸化物、窒化物、炭化物を指すのかなあ。
金属間化合物でも硬くて靭性のないものがあるけど、
そういうのはセラミックスとは言わないよねえ?
教科書レベルの質問ですんまへん。

33 :名無しさん@1周年:2001/01/07(日) 16:03
>32
微粉体を焼結させてできるっていうのが必須だろうな。


34 :名も無きマテリアルさん:2001/01/13(土) 07:23
微粉体は具体的になんでっしゃろ?

35 :名無しさん@1周年:2001/01/13(土) 08:37
金属だって燒結してつくるものあるから充分条件ではないよね。

36 :∞様:2001/01/13(土) 09:35
酸化シリコンもセラミックスって呼ぶことあるよね。
うろ覚えですまんそ。

37 :名も無きマテリアルさん:2001/01/13(土) 12:48
>36
というより、セラミックスの酸化シリコンもあるというべきだろうな。

38 :名も無きマテリアルさん:2001/01/15(月) 11:41
微粉末を焼結する以外にも、
結晶質 ってのもあるか??
んでも、ガラスをマトリックスにした
ガラスセラミックスなんてのもあるしなぁ(笑)

39 :名も無きマテリアルさん:2001/01/15(月) 11:44
↑ガラス中にマイカとかを分散させて、ガラスの特性(低熱膨張率とか)
に快削性を付与したりして>ガラスセラミックス

40 :名も無きマテリアルさん:2001/02/09(金) 12:14
あ"〜、だれか定義を整理してちょーだい!


41 :無機人間:2001/02/09(金) 18:23
広い意味でのセラミックスはイオン結合、共有結合からなる化合物ではないでしょうか?
そうなると、ガラスもレンガも壷も含まれることになりますが。


42 :名無しさん@1周年:2001/02/09(金) 18:44
ただし有機化化合物は除かないと。

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