医療機器の高剛性化およびMRI対応を目指したモリブデン系バイオマテリアルの創製

• Project/Area Number: 26820310
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Structural/Functional materials
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 成田 健吾 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70632339)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: モリブデン合金 / 生体用金属材料 / 疲労特性 / ヤング率 / 磁化率 / MRI対応

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、高剛性および低磁化率を示すモリブデン(Mo)系バイオマテリアルの創製を目指して、Mo系合金を作製しその物理特性および力学的特性を評価する。平成26年度は、粉末冶金法により作製したMoおよびMo-0.5 Ti-0.1Zr合金を準備した。また、アーク溶解方によりTi-（25-40）Mo合金を準備した。これらの材料に対して、（１）剛性の評価となるヤング率測定、（２）磁性の評価となる磁化率測定、および（３）機械的安全性評価となる引張試験、疲労試験を実施した。
（１）ヤング率測定の結果、MoおよびMo-0.5Ti-0.1Zr合金は、Ti-6Al-4V ELI合金の３倍近く高いヤング率を示すことが分かった。また、Ti-(25-40)Moでは、Mo添加量の増加に伴ってヤング率が高くなることがわかった。最も高いヤング率を示したTi-40Moのヤング率は、Ti-6Al-4V ELI合金のそれを上回ることがわかった。
（２）磁化率測定の結果、MoおよびMo-0.5Ti-0.1Zr合金は、従来製バイオマテリアルであるTi-6Al-4V ELI合金の３分の１以下の低磁化率を示すことが分かった。Ti-(25-40 mass %)Moでは、Mo添加量の増加に伴って磁化率が低くなることがわかった。しかし、最も低いヤング率を示したTi-40Moの磁化率は、Ti-6Al-4V ELI合金のそれよりも若干高い値を示した。
（３）引張試験の結果、MoにTiおよびZrを微量添加することによって、引張強さおよび伸びともに上昇することがわかった。Ti-(25-40)Moでは、Mo添加量の増加に伴って引張強さが上昇し、伸びが減少することがわかった。Ti-40Moは極めて脆性であり、弾性変形域で破断する結果となった。疲労試験の結果、Mo-0.5Ti-0.1Zr合金の疲労強度は極めて優れることがわかった。