| 研究課題/領域番号 |
14550694
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| 研究機関 | 独立行政法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
丸山 典夫 独立行政法人物質・材料研究機構, 生体材料研究センター, 主幹研究員 (00343856)
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| 研究分担者 |
廣本 祥子 独立行政法人物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・主任研究員 (00343880)
塙 隆夫 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90142736)
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| キーワード | Zr基バルクアモルファス合金 / フレッティング疲労 / 擬似体液 / 摩擦係数 / 酸化皮膜 |
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| 研究概要 |
アモルファス合金は医療用デバイスへの応用が考えられている。そこで市販の粉末固化成型アモルファス76.5Zr-3.5Al-7.5Ni-12.5Cu(mass%)合金を用いて、大気中と疑似体液中で疲労、フレッティング疲労特性および種々の疑似体液中における腐食挙動について調べている。昨年度は、フレッティング損傷が飽和する下限界疲労繰返し数は大気中の場合、全寿命の20%以下であるのに対して、PBS(-)中では約30-50%であり、フレッティングによるき裂発生寿命はPBS(-)中で1桁以上遅れることが明らかになった。
本年度は、上記の原因と考えられるフレッティング部の表面状態、摩擦係数や表面酸化皮膜について、疑似体液中および大気中での相違について比較検討した。
フレッティング疲労強度に影響を及ぼす試験片とフレッティングパッドの間の摩擦係数は大気中とPBS(-)中試験でほとんど差はみられなかった。しかし、SEM観察の結果、フレッティングパッドと試験片の実際の接触面積がPBS(-)中試験に比べ大気中試験では小さくなっており、大気中試験でのパッドの実際の接触面圧はPBS(-)中試験での接触面圧より高いため、フレッティング疲労強度が低下したと考えられる。また、PBS(-)中試験片と大気中試験片では、試験片表面における酸化皮膜の組成に違いが認められ、この酸化皮膜の組成の相違がフレッティング疲労き裂発生に影響を及ぼしていることも考えられる。
これまでの結果を総合すると以下のことが明らかとなった。Zr基バルクアモルファス合金の疲労強度は純Tiと同程度である。しかしながら、生体インプラント材料として重要なフレッティング疲労強度は、Ti-6Al-4V合金が大気中に比べて疑似体液中で低下するのに対して、本バルクアモルファス合金では逆に上昇するという特異な性質をもつ。さらに、本バルクアモルファス合金のヤング率は約75GPaと一般の結晶性合金より低く、また、疑似体液中で良好な耐食性を示して、生体構造用材料として望ましい条件を備えている。
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