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可逆的なFCC/HCP相変態を利用した耐疲労合金の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18J11524
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 材料加工・組織制御工学
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構 (2019)
筑波大学 (2018)

研究代表者

田崎 亘  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点 設計・創造分野 耐食合金グループ, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードCo-Cr-Mo-Ni合金 / マルテンサイト変態 / ε-TRIP / TWIP / ステント材料 / 塑性変形挙動 / Co-Cr-Mo-Ni / 疲労破壊
研究実績の概要

冠動脈用ステント材料であるCo-Cr系合金の疲労特性の改善に向け前年度はFCC相とHCP相の相安定性を制御したCo-20Cr-10Mo-xNi合金(wt. %)の変形様式と疲労特性の調査を行った。その結果±1%ひずみ変形下で実用材料に比べ2.5倍の疲労寿命を有するCo-20Cr-10Mo-(26, 29)Ni合金を開発することができた。これらの合金は実用材料と同等以上の伸びと強度、顕著な加工硬化率の増大を示した。しかしその微細組織の発達過程は不明であったため当年度はHCP相と変形双晶が塑性変形挙動と力学的特性に及ぼす影響について詳細な調査を行った。
Co-20Cr-10Mo-(20, 26, 35)Ni合金に真ひずみε = 0.04, 0.12, 0.25を与えX線回折測定、微細組織観察、方位解析を行った。加工硬化率が増大しない20Ni合金ではε = 0.04でHCP相が、26Ni合金では加工硬化率増大後のε = 0.12でHCP相と変形双晶が認められた。35Ni合金では同ひずみ量で変形双晶が認められた。この結果から26Ni合金では大きなひずみを受けた後にHCP相と変形双晶の両方が生じ加工硬化率が増大することが明らかになった。その大きな伸びは加工硬化によるくびれの抑制に起因していると考えられる。
これらの合金の相安定性について熱力学ソフトウェアThermo-CalcとデータベースTCNI9を用いて評価を行った。当評価はマサチューセッツ工科大学にてG. B. Olson教授の協力を得て行った。FCC相とHCP相の自由エネルギー差はNi量の増大に伴って上昇し平衡温度はNi量約24%で室温となることが分かった。本結果はCo-20Cr-10Mo-(26, 29)Ni合金の平衡温度が室温近傍であり引張圧縮変形に際して可逆的な相変態が起きやすいために長疲労寿命となったことを示唆している。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Tomsk State University(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Seoul National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] EBSD analysis of dual γ/ε phase microstructures in tensile-deformed Fe-Mn-Si shape memory alloy2019

    • 著者名/発表者名
      Tasaki Wataru、Sawaguchi Takahiro、Tsuchiya Koichi
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 797 ページ: 529-536

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2019.04.307

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Cyclic Properties of Ti-Pd-Pt-Zr High-Temperature Shape Memory Alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Tasaki Wataru, Shimojo Masayuki, Yamabe-Mitarai Yoko
    • 雑誌名

      Crystals

      巻: 9 号: 11 ページ: 595-595

    • DOI

      10.3390/cryst9110595

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A strategy of designing high-entropy alloys with high-temperature shape memory effect2019

    • 著者名/発表者名
      Lee Je In、Tsuchiya Koichi、Tasaki Wataru、Oh Hyun Seok、Sawaguchi Takahiro、Murakami Hideyuki、Hiroto Takanobu、Matsushita Yoshitaka、Park Eun Soo
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 13140-13140

    • DOI

      10.1038/s41598-019-49529-8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Geometrical Models and Matrices for Structures at Intersection of Crossing ε-Martensite Variants2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Sawaguchi, Wataru Tasaki, Ilya Nikulin, Fumiyoshi Yoshinaka, Susumu Takamori, Koichi Tsuchiya, Irina V. Kireeva, Yuriy Chumlyakov
    • 雑誌名

      SSRN

      巻: - ページ: 1-38

    • DOI

      10.2139/ssrn.3436420

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 疲労寿命に優れたCo-Cr-Mo-Ni合金 (Co-Cr-Mo-Ni Alloy with Superior Fatigue Life)2019

    • 著者名/発表者名
      田崎亘, 澤口孝宏, 土谷浩一
    • 学会等名
      NIMS WEEK 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Co-20Cr-10Mo-xNi合金の加工硬化挙動に及ぼす変形誘起HCP相/変形双晶の影響と塑性変形モデルの適用2019

    • 著者名/発表者名
      田崎亘, 土谷浩一
    • 学会等名
      日本金属学会 2019年 (第164回) 春季講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Co-20Cr-10Mo-xNi合金の変形組織と加工硬化2018

    • 著者名/発表者名
      田崎亘, 澤口孝宏, 土谷浩一
    • 学会等名
      日本金属学会 2018年秋季講演大会 (第163回)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バルーン拡張型ステント用Co-Cr-Mo-Ni合金の力学的特性と変形挙動に及ぼす変形モードの影響2018

    • 著者名/発表者名
      田崎亘, 土谷浩一
    • 学会等名
      形状記憶合金協会 SMAシンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] ステント用合金およびステント2018

    • 発明者名
      田崎亘
    • 権利者名
      田崎亘
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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