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超高密度格子欠陥の導入に基づく生体用Co-Cr合金の組織制御と塑性変形機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26870050
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
研究機関東北大学

研究代表者

山中 謙太  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30727061)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード生体用Co-Cr合金 / 熱間加工 / 転位組織 / 放射光回折 / ラインプロファイル解析 / マルテンサイト変態 / 力学特性
研究成果の概要

本研究では、超高密度格子欠陥の導入に基づいた新しい組織制御手法により、高い引張強度・疲労特性を有する生体用Co-Cr合金の作製に取り組んだ。多パス熱間圧延により作製したCo-Cr-Mo合金に対しX線回折ラインプロファイル解析及び電子顕微鏡観察により格子欠陥の導入を定量的に評価し、強化メカニズムについて検討した。その結果、上記組織制御による高強度化は熱間加工中の動的再結晶に起因した結晶粒微細化や転位密度の増加のみでは説明できず、熱間加工温度においても極めて低い積層欠陥エネルギーに起因した積層欠陥の導入が重要な役割を果たしていることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 1件、 査読あり 14件、 謝辞記載あり 13件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] INSA Lyon(France)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of British Columbia(Canada)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Indonesian Institute of Sciences(Indonesia)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] INSA Lyon(フランス)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] The University of British Columbia(カナダ)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Indonesian Institute of Sciences(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Continuous Measurements of Recrystallization and Grain Growth in Cobalt Super Alloys2017

    • 著者名/発表者名
      Mahsa Keyvani, Thomas Garcin, Damien Fabregue, Matthias Militzer, Kenta Yamanaka, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions A

      巻: 48 号: 5 ページ: 2363-2374

    • DOI

      10.1007/s11661-017-4027-8

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of microstructure and mechanical properties during annealing of a cold-swaged Co-Cr-Mo alloy rod2016

    • 著者名/発表者名
      Manami Mori, Nanae Sato, Kenta Yamanaka, Kazuo Yoshida, Koji Kuramoto, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 64 ページ: 187-198

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2016.07.009

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cold-rolling behavior of biomedical Ni-free Co-Cr-Mo alloys: Role of strain-induced ε martensite and its intersecting phenomena2016

    • 著者名/発表者名
      Manami Mori, Kenta Yamanaka, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 55 ページ: 201-214

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2015.10.021

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Developing high strength and ductility in biomedical Co-Cr cast alloys by simultaneous doping with nitrogen and carbon2016

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: 31 ページ: 435-447

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2015.12.011

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Preventing high-temperature oxidation of Co-Cr-based dental alloys by boron doping2016

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Kazuyo Ohmura, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 4 号: 2 ページ: 309-317

    • DOI

      10.1039/c5tb01944c

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Characterisation of nanoscale carbide precipitation in as-cast Co-Cr-W-based dental alloys2016

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Kazuhisa Sato, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 4 号: 10 ページ: 1778-1786

    • DOI

      10.1039/c6tb00040a

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Manufacturing of high-strength Ni-free Co-Cr-Mo alloy rods via cold swaging2016

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Kazuo Yoshida, Koji Kuramoto, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 60 ページ: 38-47

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2015.12.032

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Strengthening of biomedical Ni-free Co-Cr-Mo alloy by multipass “low-strain-per-pass” thermomechanical processing2015

    • 著者名/発表者名
      Manami Mori, Kenta Yamanaka, Shigeo Sato, Shinki Tsubaki, Kozue Satoh, Masayoshi Kumagai, Muneyuki Imafuku, Takahisa Shobu, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Acta Biomaterialia

      巻: 28 ページ: 215-224

    • DOI

      10.1016/j.actbio.2015.09.016

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis of the Fracture Mechanism of Ti-6Al-4V Alloy Rods that failed Clinically after Spinal Instrumentation Surgery2015

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Ken Yamazaki, Ruriko Kumagai, Minoru Doita, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Spine

      巻: 40 号: 13 ページ: E767-E773

    • DOI

      10.1097/brs.0000000000000881

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of carbon on the microstructure, mechanical properties and metal ion release of Ni-free Co-Cr-Mo alloys containing nitrogen2015

    • 著者名/発表者名
      Manami Mori, Kenta Yamanaka, Koji Kuramoto, Kazuyo Ohmura, Tetsuya Ashino, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: C

      巻: 55 ページ: 145-154

    • DOI

      10.1016/j.msec.2015.05.058

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface characterisation of Ni-free Co-Cr-W-based dental alloys exposed to high temperatures and the effects of adding silicon2015

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Corrosion Science

      巻: 94 ページ: 411-419

    • DOI

      10.1016/j.corsci.2015.02.030

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Assessment of precipitation behavior in dental castings of a Co-Cr-Mo alloy2015

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 50 ページ: 268-276

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2015.06.020

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Texture evolution and mechanical anisotropy of biomedical hot-rolled Co-Cr-Mo alloy2015

    • 著者名/発表者名
      Manami Mori, Kenta Yamanaka, Shigeo Sato, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 51 ページ: 205-214

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2015.06.034

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of Carbon Addition on Mechanical Properties and Microstructures of Ni-Free Co-Cr-W-Based Dental Alloys2015

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Interface Oral Health Science 2014

      巻: 1 ページ: 225-236

    • DOI

      10.1007/978-4-431-55192-8_19

    • ISBN
      9784431551256, 9784431551928
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Co合金における加工に伴うマルテンサイト相発達と転位増殖の強度への影響2017

    • 著者名/発表者名
      中川 真惟子, 小貫 祐介, 山中 謙太, 森 真奈美, 千葉 晶彦, 佐藤 成男
    • 学会等名
      日本金属学会2017年春期(第160回)講演大会
    • 発表場所
      八王子市
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A Novel Strengthening Strategy Using Stacking Faults for Biomedical Co-Cr-Mo Alloys2017

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Shigeo Sato, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      TMS 2017 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 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X線回折ラインプロファイル解析を用いた生体用Co-Cr-Mo合金の高強度化メカニズムとひずみ誘起マルテンサイト変態挙動の評価2017

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太, 森 真奈美, 佐藤 成男, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第173回春期講演大会シンポジウム「中性子・X線回折、散乱法による金属ミクロ組織解析の課題と展望」
    • 発表場所
      八王子市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マルテンサイト変態と転位による強化機構の同時解析を指向した中性子回折法の確立2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤 成男, 中川 真惟子, 小貫 祐介, 山中 謙太, 森 真奈美, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第173回春期講演大会シンポジウム「中性子・X線回折、散乱法による金属ミクロ組織解析の課題と展望」
    • 発表場所
      八王子市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高密度格子欠陥組織を有する生体用Co-Cr-Mo合金の引張変形におけるひずみ誘起マルテンサイト変態挙動2016

    • 著者名/発表者名
      森 真奈美, 山中 謙太, 佐藤 成男, 椿 真貴, 佐藤 こずえ, 熊谷 正芳, 今福 宗行, 菖蒲 敬久, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期(第159回)講演大会
    • 発表場所
      大阪市
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 冷間スウェージ加工後の生体用Co-Cr-Mo合金の焼鈍熱処理における組織と機械的特性の変化2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤 奈々絵, 森 真奈美, 山中 謙太, 吉田 和男, 倉本 浩二, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期(第159回)講演大会
    • 発表場所
      大阪市
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 加工プロセスを駆使した生体用Co-Cr合金の組織制御と高機能化2016

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期(第159回)講演大会
    • 発表場所
      大阪市
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Processing, Microstructure and Mechanical Properties of Co-Cr-Mo Alloy Rods for Spinal Instrumentation Surgery2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanaka, M. Mori, K. Yoshida, K. Kuramoto, A. Chiba
    • 学会等名
      PRICM9: 9th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱間加工による高強度Co-Cr-Mo合金ロッド材の試作と組織・力学特性の評価2016

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太, 森 真奈美, 吉田 和男, 倉本 浩二, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会2016年春期(第158回)講演大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体用Co-Cr系鋳造合金のC, N同時添加による高機能化2016

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太, 森 真奈美, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本バイオマテリアル学会東北地域講演会「バイオマテリアル研究若手交流会」
    • 発表場所
      仙台市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of High-strength Co-Cr-Mo Alloy Rods for Spinal Instrumentation Surgery2015

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Kazuo Yoshida, Koji Kuramoto, Akihiko Chiba, Ken Yamazaki
    • 学会等名
      Materials Science & Technology 2015
    • 発表場所
      ColuColumbus, Ohio, USA,
    • 年月日
      2015-10-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assessment of Microstructures and Mechanical Behavior of Hot-rolled Co-Cr-Mo Alloys2015

    • 著者名/発表者名
      Manami Mori, Kenta Yamanaka, Shigeo Sato, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      Materials Science & Technology 2015
    • 発表場所
      Columbus, Ohio, USA,
    • 年月日
      2015-10-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of Laser Ultrasonics for the Real Time Measurement of Grain Size in Cobalt Based Super Alloys2015

    • 著者名/発表者名
      Mahsa Keyvani, Thomas Garcin, Damien Fabregue, Matthias Militzer, Kenta Yamanaka, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      Materials Science & Technology 2015
    • 発表場所
      Columbus, Ohio, USA,
    • 年月日
      2015-10-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体用Co-Cr-Mo-N合金の組織、力学特性およびイオン溶出挙動に及ぼすC添加の影響2015

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太, 森 真奈美, 倉本 浩二, 大村 和世, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] X線ラインプロファイル解析による生体用Co-Cr-Mo合金の熱間圧延組織の評価と力学特性との関係2015

    • 著者名/発表者名
      森 真奈美, 山中 謙太, 佐藤 成男, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工股関節シミュレーターによるメタルオンメタルタイプCo-Cr-Mo合金製人工股関節の摩耗挙動に及ぼす炭素添加の影響2015

    • 著者名/発表者名
      千葉 晶彦, 陳 研, 小泉 雄一郎, 山中 謙太, 李 云平, ハニ ハイダー
    • 学会等名
      日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会
    • 発表場所
      福岡市
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of carbon addition on mechanical and corrosion properties of biomedical Co-Cr-W cast alloys containing high amounts of chromium and nitrogen2015

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Koji Kuramoto, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      The 10th Anniversary International Workshop on Biomaterials in Interface Science in conjunction with Innovative Research for Biosis-Abiosis Intelligent Interface Summer Seminar 2015
    • 発表場所
      Zao, Miyagi, Japan
    • 年月日
      2015-08-03
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体用Co-Cr-Mo合金の冷間圧延における組織発達過程と加工硬化挙動2015

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太, 森 真奈美, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本塑性加工学会平成27年度塑性加工春季講演会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2015-05-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 生体用Co-Cr-Mo合金の熱間圧延における組織・力学特性の変化と強化メカニズムの検討2015

    • 著者名/発表者名
      森 真奈美, 山中 謙太, 佐藤 成男, 熊谷 正芳, 今福 宗行, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本塑性加工学会平成27年度塑性加工春季講演会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2015-05-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 高Cr高N含有Co-Cr-W合金の力学特性に及ぼすC添加の影響2015

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太, 森 真奈美, 倉本 浩二, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本歯科理工学会春期学術講演会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2015-04-12
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Evolution of cold-rolled microstructure and mechanical properties of biomedical Co-Cr alloys2015

    • 著者名/発表者名
      Manami Mori, Kenta Yamanaka, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      TMS 2015 144th Annual Meeting & Exhibition
    • 発表場所
      Orlando (USA)
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Nanostructured Co-Cr alloys for biomedical applications2014

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      Materials Science and Technology 2014
    • 発表場所
      Pittsburgh (USA)
    • 年月日
      2014-10-12 – 2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Strengthening mechanism of biomedical Co-Cr-Mo alloy prepared by thermomechanical processing2014

    • 著者名/発表者名
      Manami Mori, Kenta Yamanaka, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      Materials Science and Technology 2014
    • 発表場所
      Pittsburgh (USA)
    • 年月日
      2014-10-12 – 2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 脊椎固定用Ti-6Al-4V合金ロッドの折損原因の検討と高強度Co-Cr合金ロッドの開発2014

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太, 森 真奈美, 吉田 和男, 千葉 晶彦, 倉本 浩二, 山崎 健, 熊谷 瑠里子, 土井田 稔
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市)
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 東北大学研究者一覧

    • URL

      http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/82483b36a80cd6391159320edc4f20bb.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実施状況報告書
  • [備考] 東北大学金属材料研究所千葉研究室ウェブページ

    • URL

      http://www.chibalab.imr.tohoku.ac.jp

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実施状況報告書
  • [備考] 所属研究室webページ

    • URL

      http://www.chibalab.imr.tohoku.ac.jp

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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