2019 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of mechanism of peculiar high strength and ductility of metastable beta-type titanium alloy with high oxygen content for structural biomaterials
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17H03419
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
新家 光雄 名城大学, 理工学部, 特任教授 (50126942)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤堀 俊和 名城大学, 理工学部, 准教授 (00324492)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生体用β型チタン合金 / TNTZ / 高酸素 / 力学的特性 / 降伏現象 / 歪速度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr(TNTZ)の酸素（O）含有量を0.12 (酸素無添加：TNTZ)、0,3(TNTZ-0.3))および0.7 (TNTZ-0.7)mass%と変化させた場合、引張応力―歪曲線で酸素量の増大と共に降伏現象が出現し、最も酸素含有量が高いTNTZ-0.7になると降伏現象が明確に認められ、歪速度を増大させると降伏応力が増大した。この現象は、TNTZでは認められず、TNTZ-0.3以上の酸素含有量で明白になり、降伏後の応力の低下率が酸素含有量が高いほど大きくなった。以上から、TNTZ-0.3およびTNTZ-0.7につき、低歪速度での降伏前、降伏直後および降伏後の試験片表面での変形挙動を観察し、試験片破断後の透過電子顕微鏡（TEM）組織観察を行ったところ、酸素含有量が高いTNTZ-0.7の方が降伏直後での転位の増殖がより著しかった。また、破断後の試験片のTEM観察では、TNTZ-0.3では転位が無秩序で、かつ転位が多く認められる個所とほとんど認められない箇所とがあり、転位の分布が極めて不均一であった、一方、TNTZ-0.7では、転位が秩序化しており、全体に均一に分布していることがわかった。以上のことから、TNTZでは、単なる酸素原子の転位の固着よりもさらに強い酸素に関する転位の固着、すなわち酸素原子クラスターあるいは酸素原子と他の構成原子とのクラスターが形成され、より転位の固着を強固にしたと推定される。これにより、歪速度が大きい方がより降伏強度が増大し、その後の転位の移動が早まるが転位密度が高いことから、伸び（均一伸び）の低下が起こらず、むしろ増大する傾向になったと推定される。通常のTEM観察および高分解能TEM観察等を１月および２月まで行う計画となったため、新型コロナウイルス感染症の問題が勃発し、当初の計画通りに本研究を進めることができなかった。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Application of Atmospheric-Pressure Plasma Treatment to Coat Ti-Alloy Orthodontic Wire with White Oxide Laye2020
Author(s)
Naho Mitsuishi, Eri Miura-Fujiwara, Motoko Yamada, Tadachika Chiba, Hisashi Sato, Yoshimi Watanabe, Michiko Ito, Seigo Takashima, Masaaki Nakai, Toshikazu Akahori, Masaki Tanaka, Mitsuo Niinomi, and Tsutomu Takeuchi
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Journal Title
J. J. A. P,
Volume: 59
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Low Young's modulus and High Strength Obtained in Ti-Nb-Zr-Cr Alloys by Optimizing Zr Conten2020
Author(s)
Qiang Li, Cheng Chao, Junjie Li, Ke Zhang, Kai Zhou, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Kenta Yamanaka, Daixiu Wei, Akihiko Chiba, Takayoshi Nakano.
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Journal Title
Journal of Materials Engineering and Performance
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Development of Low Young’s Modulus Ti-Nb-based Alloys with Cr Addition2019
Author(s)
Qiang Li, Guanghao Ma, Junjie Li, Mitsuo Niinomi, Masaaki Nakai, Yuichro Koizumi, DaiXiu Wei, Tomoyuki Kakeshita, Takayuki Nakano, Akihiko Chiba, Xuyan Liu, Kai Zhou, Deng Pan
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Journal Title
J. Mater. Sci.
Volume: 54
Pages: 8675-8683
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Low Springback and Low Young’s Modulus Obtained in Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr Alloy Modified by Mo Addition2019
Author(s)
Qiang Li, Qiang Qi, Junjie Li, Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Yuichro Koizumi, Kenta Yamanaka, DaiXiu Wei, Takayuki Nakano, Akihiko Chiba, Xuyan Liu, and Deng Pan
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Journal Title
Mater. Trans.
Volume: 60
Pages: 1755-1762
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Effects of Fe on Microstructures and Mechanical Properties of Ti-15Nb-25Zr-(0, 2, 4, 8)Fe Alloys Prepared by Spark Plasma Sintering2019
Author(s)
Q. Li, X. Yuan, J. Li, P. Wang, M. Nakai, M. Niinomi, T. Nakano, A. Chiba, X. Liu, D. Pan
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Journal Title
Mater. Trans
Volume: 60
Pages: 1763-1768
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Whitening Process for TNTZ Orthodontic Wire by Combination of Shot-peening and Atmospheric-pressure Plasma Treatment2019
Author(s)
N. Mitsuishi, E. Miura-Fujiwara, M. Yamada, T. Chiba, H. Sato, Y. Watanabe, M. Ito, S. Takashima, M. Nakai, T. Akahori, M. Tanaka, M. Niinomi, and T. Takechi
Organizer
The 14th World Conf. on Titanium
Int'l Joint Research
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