2018 Fiscal Year Research-status Report
Mg-Ca合金のin vitro疲労特性に及ぼす結晶粒径の影響の解明
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18K14015
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
池尾 直子 神戸大学, 工学研究科, 助教 (80647644)
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2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生体内分解性マグネシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、異なる結晶粒径を有するMg-0.3at.%Ca合金の作製を行い２種類の結晶粒径を有する材料を作製した。準静的速度での引張試験により、結晶粒微細化に起因する高強度化が確認された。
そこで、大気中での疲労試験および疑似体液中での疲労試験を実施し、周囲環境の疲労特性への影響の解明に取り組んだ。この結果、大気中においては、結晶粒微細化にともなう疲労寿命の改善が確認された。また、疑似体液中においても低サイクル領域では、in vitro疲労寿命は結晶粒径の微細化にともない、増加する傾向が認められた。しかしながら、結晶粒径の微細化にともなう疲労寿命の増加幅は、応力振幅の低下にともない、減少する傾向が認められた。
一般に、in vitro疲労試験に用いた試験片は高強度化および耐食性低下の両方の影響を受けると考えられる。疲労試験後の破面観察を実施すると、結晶粒径および周囲環境によらず、いずれも粒界破壊を呈していることが確認された。また、電気化学試験より、結晶粒径の微細化にともなう、自然電位の低下などが確認され、結晶粒界の増加による耐食性の低下が生じていることが推察された。
したがって、結晶粒微細化強化にともない、大気中および、疑似体液中での低サイクル疲労試験では、疲労寿命の増加が認められたものの、結晶粒微細化にともなう耐食性の低下を反映し、高サイクル疲労においては、疲労寿命の改善が認められなかったものと考えられる。
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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
第一原理計算を用いた粒界の存在による仕事関数の影響の評価について、前例がないことから、適切なモデル化が決定できておらず、当初予定していたよりも本項の進捗は遅れている。
一方で、異なる結晶粒径を有する材料のin vitro疲労特性および電気化学特性の評価は当初の計画よりも早期に進展しており、おおよそ評価を終えつつある。したがって、総合評価として、概ね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、当初の計画通り、高サイクル疲労での疲労特性が改善しない要因として考えられる電気化学特性について、結晶粒径微細化の効果を実験、計算の両面からすすめる。また、疲労変形挙動についても解析を実施し、変形挙動および電気化学特性の両面が疲労特性へ与える影響の解明を試みる。
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