| 研究概要 |
生体用金属材料として注目されているチタン及びチタン合金は,歯科の分野においても研究が盛んに行われており,すでに実用化されているものもある。合金化されていないチタンは,一般的に変形しやすく歯科用としては十分な力学的性質を持っているとは言い難い。そこで,チタンを合金化することを検討し,チタンとジルコニウムに注目し,その両者からなる二元合金,及び第三元素としてニオブを添加したTi-Zr-Nb三元合金の力学的性質について,熱処理と組織に注目し検討した。ジルコニウムはチタンと同様の化学的・物理的性質を有することが知られており,またニオブについても生体への影響を報告する例がほとんど見られていないことから,両元素を選んだ。合金は,チタンとジルコニウムを原子比で等量含み,ニオブを添加したTi-Zr-Nb三元合金とした。凝固組織ではデンドライトが大きく成長しているため,均質化熱処理を行い,冷間圧延したものを試験片とした。こうして作製した試験片を時効熱処理を行い,圧延面に垂直な縦断面の硬さ試験,光顕組織観察し,熱処理と組織の関係ならびに硬さに及ぼす影響について検討した。
チタン-ジルコニウム二元合金の硬さは純チタン,純ジルコニウムの硬さに比べ,約2.5倍となった。この強化は主としてチタン原子とジルコニウム原子の相互置換による固溶体強化によっているものと考えられる。この結果を元に,もっとも強度の大きいチタンとジルコニウムの原子比が1:1となる組成を基本組成とし,それにニオブを添加した合金を作製し,力学的性質,熱処理の影響について検討した。その結果,合金化による強化には成功したものの,熱処理による組織の改善は,析出物による強化と回復・再結晶による軟化が同時に起こり,冷間圧延後の硬さにはいたらなかった。
チタンを合金化することによって,強化することができることはわかった。合金の元素としては,さらに検討を続けるが,それらによって強化されたときのメカニズム等についての検討が,今後必要であると考えられる。
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