生体用Ｔｉ基形状記憶・超弾性合金の開発

• 研究課題/領域番号: 23360300
• 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: 筑波大学
• 研究代表者: 宮崎 修一 筑波大学, 数理物質系, 教授 (50133038)
• 研究協力者: 金 へよん 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20333841)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2013年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2012年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2011年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
• キーワード: 新機能材料 / 形状記憶合金 / チタン合金 / 超弾性合金 / マルテンサイト変態 / 形状記憶効果

研究概要

新たな生体・医療用形状記憶合金の開発のため、Ti基合金のマルテンサイト変態温度、内部組織、形状記憶・超弾性特性、機械的特性に及ぼす合金組成および内部組織の影響を系統的な基礎研究を通じて明らかにすることを目的とした。Ti-Nb-Zr-SnまたTi-Nb-Zr-Al合金において組成と微細組織の最適化により5%以上の超弾性回復歪みが発現した。また、ω相の抑制はTi基超弾性合金の応力ヒステリシスの低減や超弾性回復歪みの増加に有効であった。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of Sn addition on stress hysteresis and superelastic properties of a Ti-15Nb-3Mo alloy (2014)
  • 著者名/発表者名: M.F. Ijaz, H.Y. Kim, H. Hosoda, S. Miyazaki
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: Vol.72-73 ページ: 29-32
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2013.10.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of {332} twinning in metastable β-Ti alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tobe, H.Y. Kim, T. Inamura, H. Hosoda, S. Miyazaki
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: Vol.64 ページ: 345-355
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2013.10.048
  • NAID: 120007136186
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生体用形状記憶合金 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金 熙榮、宮崎修一
  • 雑誌名: 日本材料科学会誌 巻: 51 ページ: 6-9
• [雑誌論文] Nanodomain structure and its effect on abnormal thermal expansion behavior of a Ti-23Nb-2Zr-0.7Ta-1.2O alloy (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Y. Kim, L. Wei, S. Kobayashi, M. Tahara, S. Miyazaki
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: Vol.61 号: 13 ページ: 4874-4886
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2013.04.060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Nb content on deformation behavior and shape memory properties of Ti-Nb alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirobumi Tobe
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: (印刷中) ページ: 435-438
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2012.02.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room temperature aging behavior of Ti-Nb-Mo-based superelastic alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Al-Zain, H.Y. Kim, T. Koyano, H. Hosod, T.H. Nam, S. Miyazaki
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: Vol.59 号: 5 ページ: 1464-1473
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2011.12.033
  • ISSN: 1359-6454
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ti-Ni基およびTi基新規形状記憶合金の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金 熙榮、宮崎修一
  • 雑誌名: 金属 巻: 82 ページ: 466-472
• [雑誌論文] Formation of nanoscaled precipitates and their effects on the high-temperature shape-memory characteristics of a Ti50Ni15Pd25Cu10 alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: M.I.Khan, H.Y.Kim, T.H.Nam, S.Miyazaki
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 60 号: 16 ページ: 5900-5913
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2012.07.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability of Ti-Ta Base High Temperature Shape Memory Alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Y.Kim, T.Kanaya, T.Fukushima, P.J.S. Buenconsejo, S.Miyazaki
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 706-709 ページ: 1921-1924
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.706-709.1921
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Omega Phase on Shape Memory Properties of Ti-base Alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Y.Kim, Y.Al-Zain, T.Inamura, H.Hosoda, S.Miyazaki
  • 雑誌名: Proc. of 12th World Conference on Titanium 巻: - ページ: 680-682
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room temperature aging behavior of Ti-Nb-Mo-based superelastic alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Al-Zain,H.Y.Kim, T.Koyano, H.Hosoda, T.H.Nam, S.Miyazaki
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 59 ページ: 1464-1473
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lattice modulation and superelasticity in oxygen-added beta-Ti alloys (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Tahara, H.Y.Kim, T.Inamura, H.Hosoda, S.Miyazaki
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 59 ページ: 6208-6218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of interstitial atoms in the microstructure and non-linear elastic deformation behavior of Ti-Nb alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Tahara, H.Y.Kim, T.Inamura, H.Hosoda, S.Miyazaki
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: (印刷中) ページ: S404-S407
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2011.12.113
  • 査読あり
• [学会発表] Ti-Zr-Nb 合金の超弾性特性に及ぼすω相の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中井 啓介, 金 熙榮, 細田 秀樹, 宮崎 修一
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2014-03-23
• [学会発表] 形状記憶合金の基礎研究と材料開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮崎修一
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春期講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2014-03-21
• [学会発表] 生体用チタン基形状記憶・超弾性合金の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮崎修一
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期大会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Ti-18Zr-Nb 合金の超弾性特性に及ぼすSn 添加の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伏 傑, 金 熙榮, 細田 秀樹, 宮崎 修一
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] Effect of Sn Addition on the Superelastic Properties of Ti-15Nb-3Mo Alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: M.F. Ijaz, H.Y. Kim, H. Hosoda, S. Miyazaki
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] Ti-18Zr-Nb合金の超弾性特性に及ぼすSn添加の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伏傑、金煕榮、細田秀樹、宮崎修一
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] Sn添加によるTi-Zr-Nb合金の再結晶集合組織制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片伯部信之、田原正樹、金煕榮、細田秀樹、宮崎修一
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] Effect of Sn Addition on the Superelastic Properties of Ti-15Nb-3Mo Alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: M.F.Ijaz. H.Y.Kim, H.Hosoda, S.Miyazaki
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] Ti-Zr-Nb合金の超弾性特性・集合組織形成に及ぼすAl添加の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中井啓介、金煕榮、細田秀樹、宮崎修一
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Superelastic properties of (Ti-50Zr)-Mo-Sn alloys
  • 著者名/発表者名: Muhammad Farzik Ijaz,、金 熙榮、細田 秀樹、宮崎 修一
  • 学会等名: 日本金属学会2013年秋期講演大会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 招待講演
• [学会発表] (Ti-Zr)-Nb合金の再結晶集合組織に及ぼすNb濃度の影響
  • 著者名/発表者名: 植松 健斗、金 熙榮、細田 秀樹、宮崎 修一
  • 学会等名: 日本金属学会2013年秋期講演大会
  • 発表場所: 金沢大学（金沢市）
  • 招待講演
• [学会発表] Ti-Zr-Nb合金の超弾性特性に及ぼすω相の影響
  • 著者名/発表者名: 中井 啓介、金 熙榮、細田 秀樹、宮崎 修一
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春期講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] 形状記憶合金の基礎研究と材料開発
  • 著者名/発表者名: 宮崎 修一
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春期講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] 生体用チタン基形状記憶・超弾性合金の開発
  • 著者名/発表者名: 宮崎修一
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期大会
  • 発表場所: 愛媛大学（松山市）
  • 招待講演
• [学会発表] Ti-Nb系合金のナノ組織化および集合組織
  • 著者名/発表者名: 金 熙榮、戸部 裕史、宮崎 修一
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期大会
  • 発表場所: 愛媛大学（松山市）
• [学会発表] Ti-Zr基合金の圧延集合組織に及ぼすNb濃度の影響
  • 著者名/発表者名: 植松 健斗, 金 熙榮, 細田 秀樹, 宮崎 修一
  • 学会等名: 日本金属学会2013年春期大会
  • 発表場所: 東京理科大（東京都）
• [備考]
  • URL: http://sma.ims.tsukuba.ac.jp/index.html
• [産業財産権] 生体用超弾性ジルコニウム合金, 歯列矯正用ワイヤ, 医療用ステントおよび眼鏡 (2011)
  • 発明者名: 宮崎 修一, 金 熙榮, 佐藤 陽祐
  • 権利者名: 筑波大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2011-192977
  • 出願年月日: 2011-09-05
• [産業財産権] 生体用超弾性ジルコニウム合金、歯列矯正用ワイヤ、医療用ステントおよび眼鏡 (2011)
  • 発明者名: 宮崎修一、金煕榮、佐藤陽祐
  • 権利者名: 筑波大学
  • 産業財産権番号: 2011-192977
  • 出願年月日: 2011-09-05