| 研究課題/領域番号 |
14550694
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 独立行政法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
丸山 典夫 独立行政法人物質・材料研究機構, 生体材料研究センター, 主幹研究員 (00343856)
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| 研究分担者 |
廣本 祥子 独立行政法人物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・研究員 (00343880)
塙 隆夫 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90142736)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2004年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2003年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2002年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
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| キーワード | Zr基アモルファス合金 / フレッティング疲労 / 擬似体液 / 耐食性 / 生体用構造材料 / Zr基バルクアモルファス合金 / 摩擦係数 / 酸化皮膜 / 腐食挙動 / 疑似体液 / 生体分子 |
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| 研究概要 |
Zr基バルクアモルファス合金を用いて擬似体液環境下でフレッティング疲労試験を行い、その挙動を把握するとともに、従来の金属材料と比較して、フレッティング疲労き裂発生機構の相違を破面観察、フレッティング損傷部の解析から検討した。さらに、Zr基アモルファス合金の種々の擬似体液中における腐食挙動を調べ、バルクアモルファス合金が生体用金属材料として使用される可能性について検討した。
その結果、以下のことが明らかとなった。
1)Zr基バルクアモルファス合金の引張強度は純Tiと同程度である。しかしながら、生体インプラント材料として重要なフレッティング疲労強度は、Ti-6Al-4V合金では大気中に比べて擬似体液中で低下するのに対して、本アモルファス合金では逆に上昇するという特異な挙動を示す。
2)フレッティング疲労強度に及ぼす試験環境の影響は次のように説明できる。アモルファス試験片表面のフレッティング損傷部の形態が擬似体液中と大気中で異なり、擬似体液中では損傷がフレッティングパッドとの接触部全面にわたって均一に生じるのに対して、大気中では損傷が局所的に生じて応力集中をもたらし、その結果、フレッティング疲労強度が低下する。また、擬似体液中と大気中での試験片表面の酸化皮膜形成の違いがフレッティング損傷形成に影響を与える。
3)擬似体液中での耐食性を調べるため、ハンクス溶液、細胞培養液など各種擬似生体環境に浸漬したZr基アモルファス合金の分極挙動を調べた結果、試験環境中にアミノ酸やタンパク質が存在すると全面腐食および孔食に対する抵抗が増す。
以上の結果に加えてZr基バルクアモルファス合金は、ヤング率が約75GPaと一般の結晶性合金より低く、室温での塑性変形能が改善されれば、生体用構造材料として望ましい条件を備えていると考えられる。
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