“単結晶育成を必要としない単結晶弾性率の決定方法”の構築と生体用金属材料への応用

• 研究課題/領域番号: 26709053
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 多根 正和 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80379099)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2014年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
• キーワード: 弾性率 / 単結晶 / 結晶配向性 / 集合組織 / 粗視化理論

研究成果の概要

多結晶の弾性率から結晶粒間の弾性相互作用を考慮して単結晶の弾性率を決定することが可能なinverse Self-consistent (iSC) 近似を構築した。さらに、六方晶系以外の結晶構造を有する単結晶の弾性率の決定にも適用可能なinverse Voigt-Reuss-Hill (iVRH) 近似の構築を行った。加えて、iSC 近似およびiVRH近似を一方向凝固によって作製された純銅多結晶に適用し、構築した手法の有効性を実証した。また, 生体用Ti-Nb系合金のβ相中にω相およびDiffuse ω構造が形成された際の単結晶の弾性特性を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] チタンおよびチタン合金の弾性特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 多根 正和
  • 雑誌名: 軽金属 巻: 68
  • 査読あり
• [雑誌論文] 結晶配向性を有する多結晶体の弾性率から単結晶弾性率を決定する方法の構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 多根 正和
  • 雑誌名: まてりあ 巻: 56 号: 9 ページ: 541-545
  • DOI: 10.2320/materia.56.541
  • NAID: 130006038187
  • ISSN: 1340-2625, 1884-5843
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of grain shape on the micromechanics-based extraction of single-crystalline elastic constants from polycrystalline samples with crystallographic texture (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Tane, K. Yamori, T. Sekino, T. Mayama
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 122 ページ: 236-251
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2016.09.040
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Elastic-modulus enhancement during room-temperature aging and its suppression in metastable Ti-Nb-based alloys with low body-centered cubic phase stability (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Tane, K. Hagihara, M. Ueda, T. Nakano, Y. Okuda
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 102 ページ: 373-384
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2015.09.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of stacking sequence and short-range ordering of solute atoms on elastic properties of Mg–Zn–Y alloys with long-period stacking ordered structures (2015)
  • 著者名/発表者名: Masakazu Tane
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 96 ページ: 170-188
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2015.06.005
  • 査読あり
• [学会発表] bcc 系チタン合金において生じる室温時効に伴う弾性率増加 (2018)
  • 著者名/発表者名: 多根 正和, 梅田 旭洋, 関野 徹, 中野 貴由, 岡本 範彦, 市坪 哲
  • 学会等名: 日本金属学会 2018年春期(第162回)講演大会
• [学会発表] 室温付近におけるTi-V 合金の相変態挙動 (2018)
  • 著者名/発表者名: 笠谷 周平, Martin Luckabauer, 岡本 範彦, 多根 正和, 市坪 哲
  • 学会等名: 日本金属学会 2018年春期(第162回)講演大会
• [学会発表] Development of new single crystalline bone plate using an ISO certified biomedical Ti-15Mo-5Zr-3Al alloy (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Todai, K. Hagihara, M. Tane, T. Ishimoto, T. Nakano
  • 学会等名: 10th World Biomaterials Congress
  • 発表場所: Montreal Convention Centre, Montreal, Canada
  • 年月日: 2017-05-17
  • 国際学会
• [学会発表] BCC 構造を不安定化したβ 型チタン合金における室温時効に伴う弾性率増加の支配メカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山 博基, 多根 正和, 関野 徹, 中野 貴由, 市坪 哲
  • 学会等名: 日本金属学会 2017 年春期講演大会
  • 発表場所: 首都大学東京南大沢キャンパス
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] マイクロメカニックスに基づく解析手法の構築を基軸とした生体および構造用金属材料の弾性特性の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 多根 正和
  • 学会等名: 本多記念研究奨励賞受賞講演
  • 招待講演
• [学会発表] 不安定なbcc 構造を有するβ 型チタン合金において生じる室温時効に伴う弾性率増加 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅田 旭洋, 多根 正和, 関野 徹, 中野 貴由, 市坪 哲
  • 学会等名: 日本金属学会 2017年秋期(第161回)講演大会
• [学会発表] bcc系Ti合金における室温時効に伴う弾性率変化と相変態挙動との関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 多根 正和
  • 学会等名: 超高耐久性チタン材料の研究 自主フォーラム シンポジウム「チタン合金の相変態研究の新たな展開Ⅱ」
  • 招待講演
• [学会発表] 弾性特性の解析手法の構築とそれを基軸とした生体および構造用金属材料の弾性特性の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 多根 正和
  • 学会等名: 日本金属学会 2016 年秋期講演大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2016-09-21
  • 招待講演
• [学会発表] BCC 構造を不安定化したβ 型チタン合金における室温時効下での弾性率および内部摩擦の変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山 博基, 多根 正和, 関野 徹, 市坪 哲
  • 学会等名: 日本金属学会 2016 年秋期講演大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] BCC構造を不安定化したβ型チタン合金における室温時効下での弾性率増加の原因とその熱活性化過程 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山 博基, 多根 正和, 関野 徹, 市坪 哲
  • 学会等名: 軽金属学会関西支部 若手研究者・院生による研究発表会
  • 発表場所: 大阪府立大学 I-siteなんば
• [学会発表] Change in Elastic Properties during Room-Temperature Aging in Ti-Nb-Based Alloys (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Tane, K. Hagihara, M. Ueda, T. Nakano, Y. Okuda
  • 学会等名: The 19th SANKEN International Symposium, The Institute of Scientific and Industrial Research (ISIR), Osaka University
  • 発表場所: ICHIO Hall, Osaka University, Suita (Japan)
  • 年月日: 2015-12-07
  • 国際学会
• [学会発表] Elastic properties of pure copper polycrystals with fiber texture (2015)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Yamori, Masakazu Tane, and Tohru Sekino
  • 学会等名: 14th International Union of Materials Research Societies- International Conference on Advanced Materials
  • 発表場所: Jeju International Convention Center, Jeju (Korea)
  • 年月日: 2015-10-25
  • 国際学会
• [学会発表] β 相を不安定化したβ 型Ti-Nb 基合金における室温時効下で の弾性率変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 多根 正和, 萩原 幸司, 上田 正人, 奥田 裕加里
  • 学会等名: 日本金属学会2015年秋期講演大会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス(福岡県・福岡市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 純銅の一方向凝固・多結晶体の弾性率から単結晶弾性率を 決定するための方法の構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢守 圭佑, 多根 正和, 関野 徹
  • 学会等名: 日本金属学会2015年秋期講演大会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス(福岡県・福岡市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 純Tiにおけるω相単結晶の弾性特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 多根正和、奥田裕加里、戸高義一、荻博次、長久保白
  • 学会等名: 日本金属学会 2014 年秋期講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [図書] バイオマテリアル研究の最前線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 多根 正和 (分担執筆)
  • 総ページ数: 250
  • 出版者: 丸善
• [備考] マイクロメカニックス理論に基づいて多結晶試料から単結晶弾性率を決定する際の結晶粒形状の影響
  • URL: http://five-star.tagen.tohoku.ac.jp/results/pdf/170407_dr.tane.pdf