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Principle for controlling "changeable Young's modulus"-biofunctionality in biomedical titanium alloys for spinal fixation applications

研究課題

研究課題/領域番号 16K20918
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 材料加工・組織制御工学
構造・機能材料
研究機関大阪大学

研究代表者

劉 恢弘  大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (40748943)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード生体用チタン合金 / 弾性率自己調整 / 変形誘起ω相変態 / 脊椎固定器具 / Metallic biomaterials / Titanium alloys / Deformation twinning / Dislocation gliding / Omega transformation / Re-orientation / Tensile deformation / 構造・機能材料 / 生体・医療・福祉材料 / 組織制御
研究成果の概要

生体用Ti-9Cr-0.2O合金において変形誘起ω相変態がいつ、どのように生じ、機械的特性にどのように影響するかを明らかにした。変形誘起ω相変態が塑性変形なしで弾性応力または変形のみにより引き起こされる。ω1バリアントはω2バリアントに双晶機構で変態することができる。ω相に起因する強度への寄与は、歪みが7%まで増加するにつれて増加し、その後、さらなる増加する歪みとともに減少する。これは、ω粒子の粗大化、ω相のバリアントの再配向、およびω相からβ相への逆変態と関連すると考えられる。これらの知見は材料科学に貢献するだけでなく、優れた弾性率自己調整機能を有するチタン合金の開発に資するものである。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 4件、 査読あり 17件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Microstructural and mechanical properties of a beta-type titanium alloy joint fabricated by friction stir welding2018

    • 著者名/発表者名
      H.H. Liu, H. Fujii
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 711 ページ: 140-148

    • DOI

      10.1016/j.msea.2017.11.006

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat Treatment to Improve Fatigue Strength of Friction Stir Welded Ti-6Al-4V Alloy Butt Joint2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakai, M. Niinomi, Y. Ishida, H.H. Liu, H. Fujii, T. Ninomiya
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 58 号: 8 ページ: 1223-1226

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2017117

    • NAID

      130005858774

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved fatigue properties with maintaining low Young’s modulus achieved in biomedical beta-type titanium alloy by oxygen addition2017

    • 著者名/発表者名
      H.H. Liu, M. Niinomi, M. Nakai, S. Obara, H. Fujii
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 704 ページ: 10-17

    • DOI

      10.1016/j.msea.2017.07.078

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Abnormal Deformation Behavior of Oxygen-added Beta-type Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr Alloys for Biomedical Applications2017

    • 著者名/発表者名
      H. Liu, M. Niinomi, M. Nakai, X. Cong, K. Cho, C. J. Boehlert, and V. Khademi.
    • 雑誌名

      Met. Mater. Trans. A

      巻: 48 号: 1 ページ: 139-149

    • DOI

      10.1007/s11661-016-3836-5

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deformation-induced ω-phase transformation in a β-type titanium alloy during tensile deformation2017

    • 著者名/発表者名
      Huihong Liu, MitsuoNiinomi, Masaaki Nakai, Ken Cho, Hidetoshi Fujii
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 130 ページ: 27-31

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2016.10.036

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement in mechanical strength of low-cost beta-type Ti-Mn alloys fabricated by metal injection molding through cold rolling2016

    • 著者名/発表者名
      K. Cho, M. Niinomi, M. Nakai, H.H. Liu, P.F. Santos, Y. Itoh, M. Ikeda, M. abdel-hady Gepreel, T. Narushima
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 664 ページ: 272-283

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2015.12.200

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication of low-cost beta-type Ti-Mn alloys for biomedical applications by metal injection molding process and their mechanical properties2016

    • 著者名/発表者名
      P.F. Santos, M. Niinomi, H.H. Liu, K. Cho, M. Nakai, Y. Itoh, T. Narushima, M. Ikeda
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 59 ページ: 497-507

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2016.02.035

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructural evolution and mechanical properties of biomedical Co-Cr-Mo alloy subjected to high-pressure torsion2016

    • 著者名/発表者名
      M. Isik, M. Niinomi, K. Cho, M. Nakai, H. Liu, H. Yilmazer, Z. Horita, T. Narushima
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 59 ページ: 226-235

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2015.11.015

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Grain Refinement Mechanism and Evolution of Dislocation Structure of Co–Cr–Mo Alloy Subjected to High-Pressure Torsion2016

    • 著者名/発表者名
      Murat Isik, Mitsuo Niinomi, Huihong Liu, Ken Cho, Masaaki Nakai, Zenji Horita, Shigeo Sato, Takayuki Narushima, Hakan Yilmazer, Makoto Nagasako
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 57 号: 7 ページ: 1109-1118

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2016052

    • NAID

      130005158387

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Improvement of microstructure, mechanical and corrosion properties of biomedical Ti-Mn alloys by Mo addition2016

    • 著者名/発表者名
      P.F. Santos, M. Niinomi, H. Liu, K. Cho, M. Nakai, A. Trenggono, S. Champagne, H. Hermawan, T. Narushima
    • 雑誌名

      Materials & Design

      巻: 110 ページ: 414-424

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2016.07.115

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Optimization of Microstructure and Mechanical Properties of Co–Cr–Mo Alloys by High-Pressure Torsion and Subsequent Short Annealing2016

    • 著者名/発表者名
      Murat Isik, Mitsuo Niinomi, Huihong Liu, Ken Cho, Masaaki Nakai, Zenji Horita, Takayuki Narushima, Kyosuke Ueda
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 57 号: 11 ページ: 1887-1896

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2016112

    • NAID

      130005290023

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Solute Oxygen on Compressive Fatigue Strength of Spinal Fixation Rods Made of Ti–29Nb–13Ta–4.6Zr Alloys2016

    • 著者名/発表者名
      Y.-S. Lee, M. Niinomi, M. Nakai, K. Narita and H.H. Liu
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 57 号: 12 ページ: 1993-1997

    • DOI

      10.2320/matertrans.MI201504

    • NAID

      130005284458

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of New Ti-Mn-Mo Alloys for Use in Biomedical Applications2016

    • 著者名/発表者名
      Pedro Santos, Mitsuo Niinomi, Ken Cho, Masaaki Nakai, Huihong Liu
    • 雑誌名

      Proceedings of the 13th World Conference on Titanium

      巻: - ページ: 1741-1745

    • DOI

      10.1002/9781119296126.ch293

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tensile and Compressive Properties of Low-Cost High-Strength β-Type Ti-Mn Alloys Fabricated by Metal Injection Molding2016

    • 著者名/発表者名
      Ken Cho, Mitsuo Niinomi, Masaaki Nakai, Huihong Liu, Pedro Fernandes Santos, Yoshinori Itoh, Masahiko Ikeda
    • 雑誌名

      Proceedings of the 13th World Conference on Titanium

      巻: - ページ: 499-503

    • DOI

      10.1002/9781119296126.ch79

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Biomedical Titanium Alloys with a Focus on Controlling Young’s Modulus2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsuo Niinomi, Masaaki Nakai, Huihong Liu and Ken Cho
    • 雑誌名

      Proceedings of the 13th World Conference on Titanium

      巻: - ページ: 1655-1663

    • DOI

      10.1002/9781119296126.ch277

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wear Behaviors of Combinations Comprised of Titanium Alloys in Air and Ringer’S Solution2016

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Kengo Narita, Ken Cho, Huihong Liu, Yoon-Seok Lee
    • 雑誌名

      Proceedings of the 13th World Conference on Titanium

      巻: - ページ: 1707-1710

    • DOI

      10.1002/9781119296126.ch286

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A β-Type Titanium Alloy With Significantly Changeable Young’S Modulus and Good Mechanical Properties Used for Spinal Fixation Applications2016

    • 著者名/発表者名
      Huihong Liu, Mitsuo Niinomi, Masaaki Nakai, Ken Cho, Kengo Narita
    • 雑誌名

      Proceedings of the 13th World Conference on Titanium

      巻: - ページ: 1685-1689

    • DOI

      10.1002/9781119296126.ch282

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 界面観察によるCuの摩擦攪拌接合における接合機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      日本金属学会第162回春期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 放射光X線を利用したAl-Cu合金のTIG溶接における凝固割れのその場観察2018

    • 著者名/発表者名
      柳楽 知也、山下 大輔、釜井 正善、青木 祥宏、劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      日本金属学会第162回春期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 摩擦攪拌接合により作製したβ型チタン合金継手の微細組織及び機械的特性2017

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘, 藤井 英俊
    • 学会等名
      日本金属学会 2017年春期大会
    • 発表場所
      東京,日本
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Microstructure and mechanical properties of beta-type Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn alloy joints fabricated by friction stir welding2017

    • 著者名/発表者名
      Huihong Liu, Hidetoshi Fujii
    • 学会等名
      Friction Stir Welding and Processing IX, 2017 TMS Annual Meeting & Exhibition
    • 発表場所
      San Diego, California, USA
    • 年月日
      2017-02-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 摩擦攪拌接合により作製したβ型チタン合金継手の微細組織及び機械的特性2017

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度春季全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 低温摩擦圧接時の高速度鋼継手における接合温度制御方法2017

    • 著者名/発表者名
      青木 洋、青木 祥宏、劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度春季全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Friction Welding of High-Speed Steel at Low Temperture2017

    • 著者名/発表者名
      Yo AOKI, Yasuhiro AOKI, Huihong LIU, Hidetoshi FUJII
    • 学会等名
      2017 International Congress on Welding, Additive Manufacturing and associated non-destructive testing
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 摩擦攪拌接合したβ型チタン合金継手の微細組織及び機械的特性に及ぼす液体CO2冷却の影響2017

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度秋季全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 純チタン/純アルミニウムにおける異材摩擦攪拌接合2017

    • 著者名/発表者名
      崔 正原、劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度秋季全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 摩擦圧接によるTi-6Al-4V/SUS316Lの異材接合2017

    • 著者名/発表者名
      青木 洋、青木 祥宏、劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度秋季全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Optimize The Microstructure and Mechanical Properties of High Pressure Torsion Processed Co-Cr-Mo Alloy by Short Annealing2017

    • 著者名/発表者名
      Huihong Liu, Murat Isik, Mitsuo Niinomi, Peng Chen, Takao Hanawa, Tomoya Nagira, Hidetoshi Fujii
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-2)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Elucidation of microstructural evolution of friction stir welded beta-type titanium alloy joint by using liquid CO2 cooling2017

    • 著者名/発表者名
      Huihong Liu, Hidetoshi Fujii
    • 学会等名
      3rd International Conference on Friction Based Processes (ICFP2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Solution treatment and again on fatigue strength of friction stir welded Ti-6Al-4V alloy butt joint2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Huihong Liu,Hidetoshi Fujii
    • 学会等名
      3rd International Conference on Friction Based Processes (ICFP2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructure and Mechanical Properties of a Biomedical Co-Cr-Mo Alloy Processed by High Pressure Torsion2016

    • 著者名/発表者名
      Huihong LIU, Murat ISIK, Mitsuo NIINOMI, Peng CHEN, Takao HANAWA, Hidetoshi FUJII
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-1)
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2016-10-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microstructural and texture evolution in Ti-6Al-4V joints fabricated by friction stir welding below beta-transus temperature2016

    • 著者名/発表者名
      Huihong Liu, Yoshiaki Morisada, Hidetoshi Fujii
    • 学会等名
      2016 International Symposium for Advanced Materials Research (ISAMR 2016)
    • 発表場所
      Sun Moon Lake, Taiwan
    • 年月日
      2016-08-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Interface Oral Health Science 20162016

    • 著者名/発表者名
      Pedro Fernandes Santos, Mitsuo Niinomi, Huihong Liu, Masaaki Nakai, Ken Cho, Takayuki Narushima, Kyosuke Ueda, Naofumi Ohtsu, Mitsuhiro Hirano, Yoshinori Itoh
    • 総ページ数
      16
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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