2019 Fiscal Year Research-status Report
強度及び分解速度の最適化に向けた生体吸収マグネシウム合金の組織制御
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18K03868
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
朱 疆 東京工業大学, 工学院, 助教 (70509330)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 塑性加工 / 組織制御 / バニシング加工 / 生体吸収マグネシウム合金 / 表面改質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は生体吸収マグネシウム合金を用いた高機能化した低侵襲医療デバイスの実用化を実現するため，バニシング加工によりマグネシウム合金の表層部結晶組織を制御することで，生体吸収マグネシウム合金製品の任意の部分の強度制御および分解速度の制御を実現することを目的としている．
2019年度には，前年度に構築した加工パラメータを精密に制御可能なバニシング加工システムを用いて，細かく加工条件を変更し，生体吸収マグネシウム合金AZ31の試験片に対して，各加工パラメータ（バニシング力，送り速度，走査間隔）が表面特性（表面粗さ，硬さ，加工硬化層の深さ）及び結晶組織（結晶粒径，結晶方位）に与える影響を明らかにした．
また，バニシング加工による得られた生体吸収マグネシウム合金試験片の腐食挙動及び分解速度を評価するため，人体の体内環境を模擬した腐食実験装置を構築した．種々の加工パラメータで加工した試験片に対して腐食試験を行い，腐食された試験片の表面観察及び質量損失計測より，バニシング加工が生体吸収マグネシウム合金の分解速度に及ぼす影響を評価した．腐食実験の結果より，バニシング加工は生体吸収マグネシウム合金の耐食性の向上に有効であることを示した．特に，適切な加工パラメータで処理した試験片において，単位面積当たりの質量損失はバニシング加工実施前の試験片の16％まで低減できることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度では，まず加工パラメータを精密に制御可能なバニシング加工システムを構築し，構築した加工システムの有効性が確認した．本年度である2019年度では，各加工パラメータ（バニシング力，送り速度，走査間隔）がバニシング加工より得られた試験片の表面特性（表面粗さ，硬さ，加工硬化層の深さ）及び結晶組織（結晶粒径，結晶方位）に与える影響を定量的に評価し，加工パラメータと表面特性の関係を実験的に解明した．
一方，人体の体内環境を模擬した腐食実験装置を構築し，種々の加工条件で加工した試験片に対して腐食試験を行い，バニシング加工は生体吸収マグネシウム合金の耐食性の向上に有効であることを確認した．以上の結果より，バニシング加工の加工パラメータを適切に設定することにより，本研究の目標である生体吸収マグネシウム合金の任意の部分の強度及び分解速度をコントロールすることを実現可能であることを示している．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究結果より，バニシング加工が生体吸収マグネシウム合金の耐食性向上に有効であることを示した．2020年度以降には，バニシング加工より，生体吸収マグネシウム合金の耐食性を向上するメカニズムを解明することを試みる予定である．また，結晶組織の変化が生体吸収マグネシウム合金の分解速度に及ぼす影響を検討する予定である．更に，本研究に得られた成果の実用化に向けて，複雑な自由曲面の加工を対応できるように，バニシング工具の改良を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
当初の計画は本年度では真空加熱炉を購入する予定でしたが，学内の協力研究者は別予算でより性能の高い加熱炉を購入したので，該当予算は腐食実験を行うための実験装置の高度化に使用した．未使用額は次年度バニシング工具の改良に使う予定である．
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