2013 Fiscal Year Research-status Report
生体用弾性率自己調整金属の応力応答性自己強化－応力誘起オメガ相に秘められた可能性
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25630004
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
仲井 正昭 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20431603)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成田 健吾 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70632339)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 生体用金属材料 / チタン合金 / 変形誘起オメガ相変態 / 力学的特性 / 疲労特性 |
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| Research Abstract |
弾性率自己調整金属は、低弾性率β型チタン合金の進化形として考案した新しい生体用金属材料開発のコンセプトに基づいて開発されている。同金属の特徴は、変形誘起ω相変態により、変形部のみ高弾性率相であるω相が形成することにより弾性率が上昇し、非変形部はβ相のままであるため低弾性率を示すことにある。当初、この弾性率制御機能は、脊椎固定器具への応用を想定し、金属と骨との弾性率差に起因する応力遮蔽を軽減し、過剰な骨吸収を抑制するための低弾性率と、手術の施行における同器具の曲げ変形時のスプリングバックを軽減し、ハンドリング性を高めるための高弾性率とを両立することを目的としていた。しかし、この場合、弾性率自己調整金属の適用範囲は、脊椎固定器具を含む、手術中に変形が加えられる器具に限定される。そこで、本研究では、弾性率自己調整金属の波及効果を高めるため、その特徴である変形誘起ω相変態による高弾性率化を、強度・耐久性の向上に利用することとした。今年度は、これまでに開発されている代表的な弾性率自己調整金属であるTi-12Cr合金の単軸引張-引張モードにおける疲労特性を評価した。その結果、Ti-12Cr合金は、溶体化状態であるにもかかわらず、高い疲労強度を示した。従来、低弾性率β型チタン合金は、耐久性が低く、それが実用化の最大の妨げになっていた。今回得られたTi-12Cr合金の優れた疲労特性は、低弾性率β型チタン合金の実用化の課題となっている耐久性の問題を見事に解決する可能性を示唆する。
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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
弾性率自己調整金属は高い疲労強度を示し、同金属の特徴である変形誘起ω相変態による高弾性率化を強度・耐久性の向上に利用できる可能性を見いだした。
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| Strategy for Future Research Activity |
弾性率自己調整金属が高い疲労強度を示す理由の解明を試みるとともに、さらに高い疲労強度を得るための同金属の製造プロセスについての検討を開始する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことにより発生した未使用額である。
次年度使用額は、平成26年度請求額とあわせ、平成26年度の研究遂行に使用する予定である。
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Research Products
(26 results)
