| 研究領域 | ハイエントロピー合金：元素の多様性と不均一性に基づく新しい材料の学理 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H00146
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
永瀬 丈嗣 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (50362661)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | ハイエントロピー合金 / 生体用合金 / 凝固 / 偏析 / 生体合金 / 組織 / 生体材料 / 電子顕微鏡 / 金属 / 合金設計 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
既報のTi系BioHEAだけではなく、Co-Cr系をも対象とし、「BioHEAのマテリアルDXによる偏析予測、凝固プロセス制御による偏析制御」および「偏析制御BioHEAの生体適合性の支配因子解明と構成元素非線形効果の解明」による新規なBioHEA開発を行う。
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| 研究実績の概要 |
ハイエントロピー合金は元素の多様性と不均一性を基本とする新たな金属材料群である。チタン族元素を中心元素とするハイエントロピー合金では，構成元素の多様化に起因する凝固偏析と，これによって生じるマイクロメートルオーダーの構成元素不均一が生じる。このようなマイクロメートルオーダーの元素・組織の不均一性が，生体細胞の基本的な大きさであるマイクロメートルオーダーでの細胞接着組織と対応する時，元素の不均一性と多様性にもとづく新たな生体適合性発現メカニズムが発現すると考えられる。本研究では，凝固偏析を制御することでマイクロメートルオーダーの元素分布の不均一性を制御した新規な生体用ハイエントロピー合金（High Entropy Alloy for metallic biomaterials, BioHEAs）の創製を試みた。その結果，Ti-Nb-Ta-Zr-Mo5成分系合金に加え，Ti-Zr-Hf-Co-Cr-Mo合金やTi-Zr-Hf-Nb-Ta-Mo合金など6元系の生体用ハイエントロピー合金の創製を世界に先駆けて達成した。
生体用ハイエントロピー合金の構成元素は，4族元素・5族元素・6族元素から構成されており，その構成元素は耐火ハイエントロピー合金（Refractory High Entropy Alloys, RHEAs）と類似性がある。BioHEAsおよびRHEAsの新たな展開を検討するため、新たな構成元素としてAlが利用できるかどうかの検討を行った。Alを利用することができれば、その合金設計範囲は大きく広がる。本研究により、Alを主要構成元素としたTi-Zr-Hf-Al-V系HEAの創成を達成した。この成果によって、Ti系BioHEAsの新たな合金系の開拓が達成された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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