2014 Fiscal Year Research-status Report
超高密度格子欠陥の導入に基づく生体用Co-Cr合金の組織制御と塑性変形機構の解明
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26870050
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山中 謙太 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30727061)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 生体用Co-Cr合金 / 熱間加工 / 転位組織 / 放射光回折 / ラインプロファイル解析 / マルテンサイト変態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は熱間圧延により超高密度の格子欠陥を導入したCo-Cr-Mo合金およびCo-Cr-W合金の力学特性と組織の関係について調査した。このうち、CCM合金についてはラボX線回折実験およびラインプロファイル解析により転位密度・結晶子サイズの測定を行った。平成27年度に計画していた大型放射光施設SPring-8での引張変形中のin-situラインプロファイル解析についても今年度実施することができた。転位組織の解析にはmodified Williamson-Hall/Warren-Averbach (mWH/WA)法およびConvolutional Multiple Whole Profile (CMWP)法の2種類の方法を用いて解析を実施した。その結果、学特性に影響を及ぼす組織因子の影響について定量的に検討することができた。最も高い転位密度を有する90%熱間圧延材では結晶粒微細化、転位強化のみでは熱間圧延による強度上昇を説明することができず、熱間圧延中、特に高圧下率において導入される積層欠陥の影響が示唆された。また、熱間圧延に導入された格子欠陥がその後の引張変形において降伏後にマルテンサイト変態によりε相に変化する様子を母相であるγ相中の転位組織の変化として定量的かつ明瞭に捉えることができた。これらは本研究を通して初めて見出された結果である。また、初期の転位密度によりマルテンサイト変態のkineticsが変化することを明らかにし、転位組織制御により合金特性に大きな影響を及ぼすマルテンサイト変態挙動を制御する新たな組織設計の可能性が示唆された。さらに、脊椎疾患の外科治療に用いられる矯正用ロッドへの応用を視野に、本合金においてこれまで報告されている中で最も高い強度と10%を超える延性を両立するCo-Cr-Mo合金ロッド材の試作に成功した。
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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
当初予定していた合金サンプルを概ね作製し、組織と引張特性について系統的に調査することができた。また、計画を前倒しして放射光回折実験およびラインプロファイル解析を本合金系において初めて実施し、熱間圧延材の転位組織評価および引張変形中のマルテンサイト変態挙動を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は疲労特性の調査を中心に実験を行う。サンプル作製については既に着手しており、サンプルが出来次第試験を実施する予定である。また、引張変形については今年度主に降伏直後の転位組織を対象に放射光回折実験を行ったが、次年度は放射光回折あるいは中性子回折により、破断直前の高ひずみ域までマルテンサイト変態に焦点を当ててより詳細に調査する。
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| Causes of Carryover |
既に購入済みの金属地金を使用したため、当初予算に比べ物品費に余りが生じた。また、既存の設備等を活用することで分析評価用消耗品を節約することができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は疲労特性の評価や放射光・中性子回折実験を予定しているため、それに必要な合金試料の作製（外注）と実験用消耗品に主に使用する。
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