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三次元積層造形と塑性加工の融合による生体用Zr合金の高機能化

研究課題

研究課題/領域番号 15H04140
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関東北大学

研究代表者

野村 直之  東北大学, 工学研究科, 准教授 (90332519)

連携研究者 川崎 亮  東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (50177664)
菊池 圭子  東北大学, 大学院工学研究科, 助教 (80361137)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2016年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2015年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
キーワード生体・医療・福祉材料 / MRI対応低磁性合金 / MRI対応低磁性低弾性合金
研究成果の概要

本研究では、「レーザ積層造形法」と加工誘起変態による機能発現のための「塑性加工」を融合させた加工プロセスを提案し、MRIアーチファクトを抑制でき、かつ低弾性特性を示す生体用低磁性Zr合金の開発を行った。積層造形条件を変化させた積層造形体を作製し、結晶配向が見られる造形体と、ランダム方位を有する造形体を得た。いずれの造形体においても繰り返し引張試験中に弾性率が変化し、これには加工による構成相の変化が関与しているものと考えられた。以上より、低磁性を有するZr合金積層造形体に塑性加工を与えることにより加工誘起変態が生じて弾性率制御が可能であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

MRI検査に対応する金属製インプラントの開発を、患者個人の形状に適合することのできる積層造形法により行い、その材料には低磁性かつ低弾性機能を保持することにより高機能医療デバイスの製造を目指した。その結果、積層造形プロセス最適化と加工誘起変態の利用による低弾性化に成功し、新しい医療用インプラントの製造法と高機能化への可能性を示したことから、当該研究は学術的にも社会的にも意義が大きい。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件)

  • [学会発表] Change in Young’s modulus of β-type Zr-Nb-Sn alloy build fabricated by laser powder bed fusion process for biomedical applications2018

    • 著者名/発表者名
      Gozden TORUN, Naoyuki Nomura, Akira Kawasaki
    • 学会等名
      日本金属学会2018年春期講演大会(第162回)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] レーザ積層造形による生体用低磁性Zr合金の開発2018

    • 著者名/発表者名
      野村直之
    • 学会等名
      日本金属学会2018年春期講演大会(第162回)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザ三次元粉末積層造形法を用いた生体用低磁性β型Zr-Nb-Sn合金の組織と機械的性質2017

    • 著者名/発表者名
      百瀬 樹、孫 小淏、菊池圭子、野村直之、川崎 亮、土居 壽、堤 祐介、塙 隆夫
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      首都大学東京 南大沢キャンパス(八王子市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of Low Magnetic Zr-Based Alloy by Powder Bed Fusion Process Using2017

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Nomura
    • 学会等名
      APICAM2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microstructure and mechanical properties of β-type Zr-Nb-Sn alloy via powder bed fusion process using fiber laser2017

    • 著者名/発表者名
      Torun Gozden, Kikuchi Keiko, Nomura Naoyuki, Kawasaki Akira
    • 学会等名
      第39回日本バイオマテリアル学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Microstructure and mechanical properties of a Zr-Nb-Sn alloy via powder bed fusion process using fiber laser for biomedical applications2017

    • 著者名/発表者名
      Gozden TORUN, Keiko KIKUCHI, Naoyuki NOMURA, Akira KAWASAKI
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋期講演大会(第161回)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 生体用ジルコニウム合金積層造形体の機能傾斜化への試み2017

    • 著者名/発表者名
      野村直之、百瀬 樹、菊池圭子、川崎 亮
    • 学会等名
      第28回新構造・機能制御と傾斜機能材料シンポジウム<FGMs2017>
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属3D積層造形による高性能生体材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      野村直之
    • 学会等名
      金型・精密加工技術研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レーザ三次元粉末積層造形法を用いた生体用低磁性β型Zr-Nb-Sn合金の作製2016

    • 著者名/発表者名
      百瀬 樹、孫 小淏、菊池圭子、野村直之、川崎 亮、土居 壽、堤 祐介、塙 隆夫
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会
    • 発表場所
      東北大学 青葉山キャンパス(仙台市)
    • 年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-11-04  

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