2016 Fiscal Year Annual Research Report
低磁性多元ジルコニウム合金特性に及ぼす成分元素の影響
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15H03018
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
塙 隆夫 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90142736)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堤 祐介 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (60447498)
土居 壽 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (30251549)
陳 鵬 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 特任助教 (70708388)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ジルコニウム合金 / 生体材料 / 低磁性 / MRIアーチファクト / 合金組織 / 機械的性質 / 説処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、Zr合金の結晶組織、機械的性質、磁化率、耐食性、安全性、生体機能の関係を学術的に明らかすることを目的し、医療デバイスとして汎用的に使用できる低磁性Zr多元合金開発の基礎となるものである。本研究ではZr 合金に関する体系的知識を獲得することで、基盤となる一般的理論・普遍的原理に基づいた汎用的な合金設計およびプロセス技術を提案する点に特徴がある。
前年度から引き続いた研究で、Ti-14Nb-5Ta-1Mo合金とTi-14Nb-10Ta-1Mo合金のボタンインゴット溶解による実験室レベルでの性質について評価を行い、磁化率、引張強さ、破断伸び、ヤング率ともに、バランスのよい合金であることが明らかになった。特に、Ti-14Nb-5Ta-1Mo合金のほうがTi-14Nb-10Ta-1Mo合金よりも機械的性質が優れているため、当面はTi-14Nb-5Ta-1Mo合金について詳細に検討を行うこことした。
一方、ボタンインゴットからの鋳造で作製した引張試験片には鋳造欠陥が多く、正確な機械的性質の評価が難しいことから、Ti-14Nb-5Ta-1Mo合金の冷却鋳型誘導炉（CCIM炉）を用いた10kgの大量溶解を行い、熱間鍛造、冷間スウェージングにより試験片の作製を行った。その結果、大量溶解が歩留まりよく達成でき、熱間鍛造、及び冷間スウェージングともに可能であり、加工性の優れた材料であることが明らかになった。
ベータ変態点よりも低い温度で溶体化処理を行い急冷したところ、引張強さを大きく向上させることができ、実用材料として使用できることを明らかにできた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
理想的組成を決定するとともに、大量溶解、熱間鍛造、冷間スウェージングが可能であることを明らかにし、実用化が可能であることを見いだした。
また、特許出願をした。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、熱処理条件を探索している最中である。機械的性質を大きく向上させる熱処理条件が見い出すことを目指す。
また、(2) 結晶組織、機械的性質、磁化率、耐食性の評価とこれらの関係性の解明
XRD、TEM、SEM-IBSD による結晶組織の解析、転位密度、各相間のバーガースの関係解
明、引張試験機、共振式ヤング率測定装置、硬さ試験機による引張強さ、破断伸び、ヤング率、硬さの評価、磁気天秤による質量磁化率の測定、ポテンシオスタットによるアノード分極、サイクリックボルタンメトリー、交流インピーダンス法による耐食性、電気化学的性質の評価、XPS による表面組成、化学的状態の解析を実施し、これらの関係性の解明と組成の絞り込みを行う。
また、熱処理、加工が、結晶組織、機械的性質、磁化率、耐食性に及ぼす効果について明らかにする。
さらに、細胞培養設備、蛍光顕微鏡、共焦点レーザー顕微鏡、リアルタイムRT-PCR によって、Zr合金上で線維芽細胞、骨芽細胞などを培養したときの、細胞増殖、細胞接着、遺伝子発現を評価し、医療用として適用の可否を判断する。
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[Presentation] 多元系Zr合金の設計とその性質2017
Author(s)
本間 航, 堤 祐介, 蘆田茉希, 陳 鵬, 土居 壽, 下条雅幸, 塙 隆夫
Organizer
平成28年度生体医歯工学共同研究拠点成果報告会
Place of Presentation
東京医科歯科大学（東京都・文京区）
Year and Date
2017-03-24
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