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Co-Cr-Mo合金の窒素添加により導入されるナノヘテロ構造を利用した組織制御

研究課題

研究課題/領域番号 13J10932
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 構造・機能材料
研究機関東北大学

研究代表者

山中 謙太  東北大学, 金属材料研究所, 助教

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード生体用Co-Cr合金 / 窒素添加 / ナノ構造変化 / 力学特性 / 相安定性 / 析出物 / 構造・機能材料 / 組織制御工学 / ナノ析出物
研究実績の概要

まず、昨年度透過電子顕微鏡を用いて見出したナノ窒化物について、X線小角散乱実験によるサイズおよび数密度を定量評価のための基礎検討を行った。本合金系において初めての小角散乱実験であったが、ラボX線回折装置では蛍光X線の影響が強く、正確な測定値を求めることが困難であることがわかった。この点については中性子小角散乱に手法を変えることで解決可能と考えられ、平成27年度にJ-PARCのiMATERIAビームラインにおいて測定を行う予定である。
さらに、昨年度調査を行った引張特性のN添加量依存性については、今年度は高Cr組成とし、N含有量を高く設定したCo-Cr基合金を作製し、同様の検討を行った。なお、本合金は熱間加工が困難であるため歯科鋳造合金としての実用化が検討されており、本研究でも鋳造材での評価を行った。Cr添加量の増加に伴い、合金化可能なN添加量の増加も増加し、その結果、鋳造材でありながら50%近い引張伸びを示すことがわかった。また、この合金にさらにCを添加することで、NおよびCの複合添加効果により十分な延性を維持したまま鍛造材と同等の鋳造材としては極めて高い強度が得られることを見出した。
上記の研究成果について、アメリカで行われた国際会議(Materials Science and Technology 2014およびTMS 2015、いずれもアメリカ鉱物金属材料学会が主催)において口頭発表および関連するポスター発表を行った。また、日本金属学会講演大会および日本歯科理工学会で口頭発表を行うとともに、国際誌に論文を投稿した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (20件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Local strain evolution due to athermal γ→ε martensitic transformation in biomedical Co-Cr-Mo alloys2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanaka, M. Mori, A. Chiba
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 32 ページ: 52-61

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2013.12.019

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase decomposition in biomedical Co-29Cr-6Mo-0.2N alloy during isothermal heat treatment at 1073 K2014

    • 著者名/発表者名
      M. Mori, K. Yamanaka, A. Chiba
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 520 ページ: 411-416

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2013.12.126

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of nitrogen on microstructural evolution of biomedical Co-Cr-W alloys during hot deformation and subsequent cooling2014

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Materials & Design

      巻: 57 ページ: 421-425

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2013.12.080

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of cold rolling on phase decomposition in biomedical Co-29Cr-6Mo-0.2N alloy during isothermal heat treatment at 1073 K2014

    • 著者名/発表者名
      Manami Mori, Kenta Yamanaka, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 612 ページ: 273-279

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2014.05.175

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nitrogen-enhanced nanostructural evolution and its effect on phase stability in biomedical Co-Cr-Mo alloys2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanaka, M. Mori, A. Chiba
    • 雑誌名

      Advanced Materials Research

      巻: 922 ページ: 826-831

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/amr.922.826

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of nitrogen addition on microstructure and mechanical behavior of Co-Cr-Mo alloys2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanaka, M. Mori, A. Chiba
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 29 ページ: 417-426

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2013.10.006

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Refinement of solidification microstructures by carbon addition in biomedical Co-28Cr-9W-1Si alloys2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanaka, M. Mori, A. Chiba
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 116 ページ: 82-85

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2013.10.109

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of new Co-Cr-W-based biomedical alloys : Effects of microalloying and thermomechanical processing on microstructures and mechanical properties2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanaka, M. Mori, K. Kuramoto, A. Chiba
    • 雑誌名

      Materials & Design

      巻: 55 ページ: 987-998

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2013.10.052

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic recrystallization of a biomedical Co-Cr-W-based alloy under hot deformation2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanaka, M. Mori, A. Chiba
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 592 ページ: 173-181

    • DOI

      10.1016/j.msea.2013.11.002

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Sigma Phase and Carbide on the Wear Behavior of Biomedical CoCrMo Alloys in Hank's Solution2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Chen, Y. P. Li, S. Kurosu, K. Yamanaka, N. Tang, Y. Koizumi, A. Chiba
    • 雑誌名

      Wear

      巻: 310 号: 1-2 ページ: 51-62

    • DOI

      10.1016/j.wear.2013.12.010

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of carbon concentration on microstructure and mechanical properties of as-cast nickel-free Co-28Cr-9W-based dental alloys2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanaka, M. Mori, A. Chiba
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering C

      巻: 40 ページ: 127-134

    • DOI

      10.1016/j.msec.2014.03.053

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanoarchitectured Co-Cr-Mo orthopedic implant alloys : Nitrogen-enhanced nanostructural evolution and its effect on phase stability2013

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanaka, M. Mori, A. Chiba
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: 9 号: 4 ページ: 6259-6267

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2012.12.013

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高Cr高N含有Co-Cr-W合金の力学特性に及ぼすC添加の影響2015

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太,森 真奈美,倉本 浩二,千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本歯科理工学会
    • 発表場所
      仙台市情報・産業プラザ (仙台市)
    • 年月日
      2015-04-11 – 2015-04-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Evolution of cold-rolled microstructure and mechanical properties of biomedical Co-Cr alloys2015

    • 著者名/発表者名
      Manami Mori, Kenta Yamanaka, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      MS 2015 144th Annual Meeting & Exhibition
    • 発表場所
      Orlando (USA)
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Strengthening mechanism of biomedical Co-Cr-Mo alloy prepared by thermomechanical processing2014

    • 著者名/発表者名
      Manami Mori, Kenta Yamanaka, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      Materials Science and Technology 2014
    • 発表場所
      Pittsburgh (USA)
    • 年月日
      2014-10-12 – 2014-10-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nanostructured Co-Cr alloys for biomedical applications2014

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      Materials Science and Technology 2014
    • 発表場所
      Pittsburgh (USA)
    • 年月日
      2014-10-12 – 2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 脊椎固定用Ti-6Al-4V合金ロッドの折損原因の検討と高強度Co-Cr合金ロッドの開発2014

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太, 森 真奈美, 吉田 和男, 千葉 晶彦, 倉本 浩二, 山崎 健, 熊谷 瑠里子, 土井田 稔
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      名古屋大学 (名古屋市)
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] N添加した生体用Co-29Cr-6Mo合金の1073 K等温時効における相分解過程と冷間圧延の影響2014

    • 著者名/発表者名
      森 真奈美, 山中 謙太, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      第127回東北大学金属材料研究所講演会
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所 (仙台市)
    • 年月日
      2014-05-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Co-29Cr-6Mo合金の疲労変形におけるひずみ誘起マルテンサイト変態と突出し・入込み形成機構2014

    • 著者名/発表者名
      光延卓哉, 小泉雄一郎, 李云平, 松本洋明, 山中謙太, 千葉晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-03-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 電子ビーム積層造形法によるTi-6Al-4V造形品の組織と機械的性質2014

    • 著者名/発表者名
      齋藤毅, 黒須信吾, 山中謙太, 松本洋明, 李云平, 小泉雄一郎, 千葉晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-03-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] C添加による歯科用Co-Cr-W合金の力学特性の改善と最適組成の検討2014

    • 著者名/発表者名
      山中謙太, 森真奈美, 千葉晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-03-22
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] N添加した生体用Co-29Cr-6Mo合金の1073 K等温時効における相分解過程2014

    • 著者名/発表者名
      森真奈美, 山中謙太, 千葉晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-03-22
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 電子ビーム積層造形法を用いて作製した純チタン板材の組織形態と機械的特性2014

    • 著者名/発表者名
      斎藤航, 山中謙太, 齋藤毅, 小泉雄一郎, 千葉晶彦, 松本洋明
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-03-21
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Nanoscale phase decomposition and mechanical properties of biomedical Co-Cr-Mo alloys with nitrogen addition2014

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      TMS 2014 143rd Annual Meeting & Exhibition
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2014-03-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effects of carbon addition on mechanical properties and microstructures of Ni-free Co-Cr-W-based dental alloys2014

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      Innovative Research for Biosis-Abiosis Intelligent Interface Symposium : The 5th International Symposium for Interface Oral Health Science
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-01-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] N添加した生体用Co-Cr合金におけるナノスケール相分解2014

    • 著者名/発表者名
      山中謙太, 千葉晶彦, 森真奈美
    • 学会等名
      日本金属学会東北支部研究発表大会
    • 発表場所
      名取
    • 年月日
      2014-01-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermo-mechanical fatigue behavior of Co-28Cr-6Mo alloys under Al die-casting condition2014

    • 著者名/発表者名
      Phacharaphon Tunthawiroon, 唐 寧, 山中謙太, 李云平, 小泉雄一郎, 千葉晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会東北支部研究発表大会
    • 発表場所
      名取
    • 年月日
      2014-01-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Nitrogen-enhanced nanostructural evolution and its effect on phase stability in biomedical Co-Cr-Mo alloys2013

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      THERMEC' 2013
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 年月日
      2013-12-03
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体用Co-Cr合金におけるN添加に起因したナノスケール相分解2013

    • 著者名/発表者名
      山中謙太, 森真奈美, 千葉晶彦
    • 学会等名
      第126回東北大学金属材料研究所講演会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2013-11-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 生体用Co-Cr合金の動的再結晶挙動に及ぼす変形双晶の影響2013

    • 著者名/発表者名
      山中謙太, 森真奈美, 千葉晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2013-09-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Nanoscale precipitation in biomedical Co-Cr alloys with nitrogen addition2013

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      8th International Workshop on Biomaterials in Interface Science in conjunction with Innovative Research for Biosis-Abiosis Intelligent Interface Summer Seminar 2013
    • 発表場所
      蔵王
    • 年月日
      2013-08-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effects of sigma phase and carbide on the wear behavior of biomedical Co-Cr-Mo alloys in Hanks' solution2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Chen, S. Kurosu, Y. P. Li, K. Yamanaka, Y. Koizumi, A. Chiba
    • 学会等名
      8th International Workshop on Biomaterials in Interface Science in conjunction with Innovative Research for Biosis-Abiosis Intelligent Interface Summer Seminar 2013
    • 発表場所
      蔵王
    • 年月日
      2013-08-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 所属研究室webページ

    • URL

      http://www.chibalab.imr.tohoku.ac.jp

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chibalab.imr.tohoku.ac.jp

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] 高温強度に優れた耐熱合金およびその製造方法と耐熱合金ばね2014

    • 発明者名
      千葉 晶彦, 李 云平, 下 華康, 山中 謙太, 倉本 浩二, 綾田 倫彦, 及川 宗一, 赤坂 康則, 小泉 雄一郎
    • 権利者名
      東北大学、セイコーインスツル、日本発条、東北日発
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-03-14
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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