生体用超弾性チタン合金の結晶学・微視組織学的設計による高機能・高信頼性化
| Project/Area Number |
16760566
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
Structural/Functional materials
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
稲邑 朋也 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (60361771)
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| Project Period (FY) |
2004 – 2005
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2005)
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| Budget Amount *help |
¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
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| Keywords | 超弾性 / Niフリー / βチタン / 生体材料 / 時効 / 相安定性 / 集合組織 / マルテンサイト変態 |
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| Research Abstract |
TiNbAl合金において格子定数と合金組成の関係を明らかとし,これを基にマルテンサイト相の内部構造(双晶構造など)を明らかとした.一般にマルテンサイト相は内部に大量の格子欠陥や双晶などを有するが,申請者はこのような内部欠陥が理論上消失する様な条件を見出した.マルテンサイト相の内部構造は形状記憶合金の特性を大きく変化させるので,本研究で得られた成果は新形状記憶合金の特性制御を行う上で貴重な情報となった.
TiNbAl合金のヤング率の温度依存性と結晶方位依存性を明らかとした.βチタン合金のヤング率は一般の金属材料に比べて非常に低く50GPaを下回る.しかしヤング率の示す結晶方位依存性が高いので,材料設計においてはその異方性を定量的に把握する必要がある.TiNbAl合金のヤング率は001方向に最低値を取り,室温で25GPaである.一方最大値は111方向で,80GPaであった.
TiNbAl合金にSiを微量添加して100℃〜700℃程度で時効処理を施すと,室温での超弾性特性が向上した.Siを0.1〜0.7mol%添加した材料の微細組織を透過型電子顕微鏡で観察した結果,時効処理時に生じるω相前駆体の形成ならびにβ相の相分解がSi添加によって極めて顕著に抑制されることを見出した.Si添加は他のβチタン合金においても時効に対する結晶構造の安定化に有効であると考えられる.この発見は,本合金系の相分解を抑制し,安定した超弾性特性を長期間にわたって維持するための大きな指針となる.
以上要するに,平成17年度においては,βチタン形状記憶合金におけるマルテンサイト相内の内部構造形成の条件と弾性定数の異方性を明らかとすると共に,元来熱的に不安定なβ相の結晶構造を安定化させる働きをもつ添加元素を見出し,それらの微量添加が超弾性特性の長期安定化に極めて有効であることを発見したことが主要な成果である.
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Report
(2 results)
Research Products
(35 results)
