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新規なハイエントロピー合金材料設計法構築による生体ハイエントロピー合金の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04750
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分26040:構造材料および機能材料関連
研究機関大阪大学

研究代表者

永瀬 丈嗣  大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 准教授 (50362661)

研究分担者 當代 光陽  新居浜工業高等専門学校, 環境材料工学科, 准教授 (10610800)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード生体材料 / ハイエントロピー合金 / 熱力学計算 / 凝固 / 鋳造 / 高エントロピー合金 / 材料組織 / 合金設計
研究成果の概要

生体用ハイエントロピー合金(High Entropy Alloys for metallic Biomaterial, BioHEA)として開発がすすむTiNbTaZrMo BioHEAの凝固組織を、液相線温度および液相線温度における分配係数の熱力学計算結果と比較を行い、等軸デンドライト組織における元素分配が、熱力学計算結果によりよく説明できることを明らかとした。非等原子組成比Ti1.4Zr1.4Nb0.6Ta0.6Mo0.6合金を開発し、等原子組成合金に比べ優れた機械的性質を示すこと、細胞試験の結果からCP-Tiに匹敵する高い生体適合性を示すことを明らかとした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高齢化社会をむかえた現在において Quolity of Life (QOL)を支える新たな生体用金属新素材の開発が急務になっている。本研究により、生体適合性はCP-Tiと同程度でありながらその力学特性は既存のTi合金を大きく上回る生体用金属新素材、すなわち、強度-生体適合性バランスにおいて従来材料では実現できない特性をしめす生体用金属新素材の開発を達成した。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 2件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Design and development of Ti-Zr-Hf-Nb-Ta-Mo high-entropy alloys for metallic biomaterials2021

    • 著者名/発表者名
      Iijima Yuuka、Nagase Takeshi、Matsugaki Aira、Wang Pan、Ameyama Kei、Nakano Takayoshi
    • 雑誌名

      Materials & Design

      巻: 202 ページ: 109548-109548

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2021.109548

    • 関連する報告書
      2020 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] Solid State Amorphization and Alloy Parameters for High Entropy Alloys2021

    • 著者名/発表者名
      Nagase Takeshi
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 1016 ページ: 990-996

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.1016.990

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Fe–P–C–Cu Immiscible Amorphous Alloys with Liquid Phase Separation2020

    • 著者名/発表者名
      Nagase Takeshi、Terai Tomoyuki、Matsumuro Mitsuaki、Takemura Mamoru
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 60 号: 11 ページ: 2615-2624

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-211

    • NAID

      130007940338

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • 年月日
      2020-11-15
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Alloy Design and Fabrication of Ingots of Al–Mg–Li–Ca Light-Weight Medium Entropy Alloys2020

    • 著者名/発表者名
      Nagase Takeshi、Terayama Akira、Nagaoka Takashi、Fuyama Nobuyuki、Sakamoto Tatsuaki
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 61 号: 7 ページ: 1369-1380

    • DOI

      10.2320/matertrans.F-M2020825

    • NAID

      130007864020

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2020-07-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 軽金属元素を含むハイエントロピー合金とBCC型生体用ハイエントロピー合金の開発と展望2020

    • 著者名/発表者名
      當代 光陽、永瀬 丈嗣、中野 貴由
    • 雑誌名

      軽金属

      巻: 70 号: 1 ページ: 14-23

    • DOI

      10.2464/jilm.70.14

    • NAID

      130007837642

    • ISSN
      0451-5994, 1880-8018
    • 年月日
      2020-01-25
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Alloy Design, Thermodynamics, and Electron Microscopy of Ternary Ti-Ag-Nb Alloy with Liquid Phase Separation2020

    • 著者名/発表者名
      Nagase Takeshi
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 13 号: 22 ページ: 5268-5268

    • DOI

      10.3390/ma13225268

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cu–Zn–Mn–Niミディアムエントロピー黄銅鋳造材の作製2020

    • 著者名/発表者名
      永瀬 丈嗣、柴田 顕弘、松室 光昭、武村 守、千星 聡
    • 雑誌名

      銅と銅合金

      巻: 59 号: 1 ページ: 24-31

    • DOI

      10.34562/jic.59.1_24

    • NAID

      130007940892

    • ISSN
      1347-7234, 2435-872X
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Liquid Phase Separation in Ag-Co-Cr-Fe-Mn-Ni, Co Cr-Cu-Fe-Mn-Ni and Co-Cr-Cu-Fe-Mn-Ni-B High Entropy Alloys for Biomedical Application2020

    • 著者名/発表者名
      Nagase Takeshi、Todai Mitsuharu、Nakano Takayoshi
    • 雑誌名

      Crystals

      巻: 10 号: 6 ページ: 527-527

    • DOI

      10.3390/cryst10060527

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Ti-Zr-Hf-Y-La high-entropy alloys with dual hexagonal-close-packed structure2020

    • 著者名/発表者名
      Nagase Takeshi、Todai Mitsuharu、Nakano Takayoshi
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 186 ページ: 242-246

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2020.05.033

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Al-Mg-Li-Ca系軽量ミディアムエントロピー合金の合金設計と鋳造材の作製2019

    • 著者名/発表者名
      永瀬 丈嗣、寺山 朗、長岡 孝、府山 伸行、阪本 辰顕
    • 雑誌名

      鋳造工学

      巻: 91 号: 10 ページ: 717-729

    • DOI

      10.11279/jfes.91.717

    • NAID

      130007740198

    • ISSN
      1342-0429, 2185-5374
    • 年月日
      2019-10-25
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solidification Microstructures of the Ingots Obtained by Arc Melting and Cold Crucible Levitation Melting in TiNbTaZr Medium-Entropy Alloy and TiNbTaZrX (X = V, Mo, W) High-Entropy Alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Nagase Takeshi、Mizuuchi Kiyoshi、Nakano Takayoshi
    • 雑誌名

      Entropy

      巻: 21 号: 5 ページ: 483-483

    • DOI

      10.3390/e21050483

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of non-equiatomic Ti-Nb-Ta-Zr-Mo high-entropy alloys for metallic biomaterials2019

    • 著者名/発表者名
      Hori Takao、Nagase Takeshi、Todai Mitsuharu、Matsugaki Aira、Nakano Takayoshi
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 172 ページ: 83-87

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2019.07.011

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Alloy design and fabrication of ingots in Cu-Zn-Mn-Ni-Sn high-entropy and Cu-Zn-Mn-Ni medium-entropy brasses2019

    • 著者名/発表者名
      Nagase Takeshi、Shibata Akihiro、Matsumuro Mitsuaki、Takemura Mamoru、Semboshi Satoshi
    • 雑誌名

      Materials & Design

      巻: 181 ページ: 107900-107900

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2019.107900

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Fe-Co-Cr-Mn-Ni-C high entropy cast iron (HE cast iron) available for casting in air atmosphere2019

    • 著者名/発表者名
      Nagase Takeshi、Kakeshita Tomoyuki、Matsumura Kotaro、Nakazawa Koichiro、Furuya Satoshi、Ozoe Nobuaki、Yoshino Katsumi
    • 雑誌名

      Materials & Design

      巻: 184 ページ: 108172-108172

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2019.108172

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microstructure of equiatomic and non-equiatomic Ti-Nb-Ta-Zr-Mo high-entropy alloys for metallic biomaterials2018

    • 著者名/発表者名
      Nagase Takeshi、Todai Mitsuharu、Hori Takao、Nakano Takayoshi
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 753 ページ: 412-421

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2018.04.082

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 高エントロピー合金の特徴と鋳造合金としての実用化に向けた研究(<特集>注目の新規金属材料「高エントロピー合金」)2018

    • 著者名/発表者名
      永瀬丈嗣
    • 雑誌名

      Journal of the Society of Mechanical Engineers

      巻: 121 号: 1192 ページ: 8-11

    • DOI

      10.1299/jsmemag.121.1192_8

    • NAID

      130007397551

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Solid state amorphization of metastable Al 0.5 TiZrPdCuNi high entropy alloy investigated by high voltage electron microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Nagase Takeshi、Takeuchi Akira、Amiya Kenji、Egami Takeshi
    • 雑誌名

      Materials Chemistry and Physics

      巻: 210 ページ: 291-300

    • DOI

      10.1016/j.matchemphys.2017.07.071

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Microstructure of Co-Cr-Fe-Mn-Ni-Cu and Co-Cr-Fe-Mn-Ni-Ag High Entropy Alloys with Liquid Phase Separation2018

    • 著者名/発表者名
      Nagase Takeshi
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 941 ページ: 1238-1241

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.941.1238

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ハイエントロピースチールとハイエントロピー鋳鉄2020

    • 著者名/発表者名
      永瀬丈嗣
    • 学会等名
      日本金属学会関西支部鉄鋼プロセス研究会・材料化学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] bcc型TiNbTaZRMo BioHEAの力学特性向上に向けた合金設計2020

    • 著者名/発表者名
      當代光陽, 川堀龍, 永瀬丈嗣, 松垣あいら, 中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] bcc型TiNbTaZrMo系ハイエントロピー合金へのB添加の影響2020

    • 著者名/発表者名
      川堀龍, 當代光陽, 永瀬丈嗣, 中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] レーザ積層造形法による生体用ハイエントロピー合金(BioHEA)の創製2020

    • 著者名/発表者名
      小笹良輔, 中野加菜, 石本卓也, 松垣あいら, 永瀬丈嗣, 當代光陽, 中野貴由
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会関西ブロック 第15回若手研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ハイエントロピー合金の凝固組織の特徴と特異性2020

    • 著者名/発表者名
      永瀬丈嗣
    • 学会等名
      日本鋳造工学会関西支部令和2年度 秋季支部講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 銅(Cu)とハイエントロピー合金2020

    • 著者名/発表者名
      永瀬丈嗣
    • 学会等名
      日本銅学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 冷間圧延されたCu-Zn-Mn-Niミディアムエントロピー黄銅板の機械的性質2020

    • 著者名/発表者名
      鞭目龍之介, 李相民, 永瀬丈嗣, 松本良, 宇都宮裕
    • 学会等名
      日本銅学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] レーザ積層造形法によるBioHEAの作製と特異組織形成2020

    • 著者名/発表者名
      中野加菜, 小笹良輔, 石本卓也, 松垣あいら, 永瀬丈嗣, 當代光陽, 中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] レーザ積層造形法による生体用ハイエントロピー合金の造形2020

    • 著者名/発表者名
      西川侑希, 石本卓也, 松垣あいら, 小笹良輔, 永瀬丈嗣, 中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Solidification microstructure analysis in AlTi0.5ZrCuNiPd High Entropy Glasses and High Entropy Alloys2019

    • 著者名/発表者名
      T. Nagase, A. Takeuchi, K. Amiya, T. Egami
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会 平成31年度春季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 混合エンタルピーの観点からみた金属ガラス・ハイエントロピー合金(3d-HEA, RHEA, LW-HEA, HE Brass)の特徴2019

    • 著者名/発表者名
      永瀬丈嗣, 寺山朗, 長岡孝, 府山伸行, 阪本辰顕, 柴田顕弘, 松室光昭, 武村守, 千星聡
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会 平成31年度春季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体用bcc型ハイエントロピー合金におけるヤング率2019

    • 著者名/発表者名
      川堀龍, 當代光陽, 永瀬丈嗣, 中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Ti-Zr-Hf-Co-Cr-Mo生体ハイエントロピー合金の組織と特性2019

    • 著者名/発表者名
      飯島佑香, 永瀬丈嗣, 松垣あいら, 飴山惠, 中野貴由
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ハイエントロピー黄銅の材料設計とその特性2019

    • 著者名/発表者名
      永瀬丈嗣, 柴田顕弘, 松室光昭, 武村守, 千星聡
    • 学会等名
      日本銅学会第59回講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Materials project を利用したアモルファス合金・ハイエントロピー合金の設計2019

    • 著者名/発表者名
      永瀬丈嗣
    • 学会等名
      日本材料学会 第5回材料WEEK
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of equi-atomic TiNbTaZrMo high entropy alloys for metallic biomaterials2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nagase, M. Todai, T. Nakano
    • 学会等名
      The Second International Conference on High-Entropy Materials (ICHEM 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Influence of casting process on the solidification microstructure of TiNbTaZrMo high-entropy alloys for metallic biomaterials2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nagase, K. Mizuuchi, T. Nakano
    • 学会等名
      Japan Foundary Society (JFS)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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