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2015 年度 実施状況報告書

Narrow Implantへの応用を目指した生体用チタン合金の高強度化

研究課題

研究課題/領域番号 15K20473
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

蘆田 茉希  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (50708386)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードチタン合金 / バイオマテリアル / 生体材料 / 機械的特性 / HPT加工
研究実績の概要

近年骨量の不足する症例が増加する中、小さな径で済むため期待が高まっている、Narrow Implantについて、大きな弱点である延性・耐久性の問題を解決して、高強度化を図ることを目的とする。本研究の大きな特徴は、一つに生体適合性の高いTi-6Al-7Nb合金が従来型同様に適用可能という点、また小寸法の合金の製法として、とくに結晶粒超微細化の点で有利かつ独特なHPT加工法を採用するという点にある。結晶粒径が1 μm以下になると従来粒径材(数十μm)に比べて2~4倍の高い強度が得られる。このためHPT加工条件を最適化して超微細粒材料を得ることが、高強度化のため、非常に重要となる。そこで、
高強度化を図るべく、HPT加工条件の最適化、加工前組織の最適化、加工後の熱処理条件の最適化を実施し、加工後の結晶組織、機械的性質の評価を行い、その関係を解明することを目指す。
本年度は、HPT加工条件である、圧力と回転数が組織と機械的特性に及ぼす影響を調べ、機械的特性の向上のための最適な加工条件の探索を行ってきた。その結果、Ti-6Al-7Nb合金にHPT加工を施すと結晶粒は微細化することがわかった。また加工条件は、圧力は6GPa、回転数は1、5回転で伸びを維持したまま引張強度を向上させることができることがわかった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度はTi-6Al-7Nb合金にHPT加工を施し、加工条件の最適化を行ってきた。研究は当初計画通りに進展している。

今後の研究の推進方策

今後は最適な加工前組織の決定を行う。α+β型Ti-6Al-7Nb合金の加工前組織を熱処理によって等軸晶α組織、Bi-modal組織を得る。これにHPT加工を施し、組織と機械的特性を評価し、結果を比較することで、高強度化のメカニズムを解明する。

次年度使用額が生じた理由

産前産後休暇及び育児休業のための中断のため

次年度使用額の使用計画

研究再開後、当初計画通りに使用予定

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件)

  • [学会発表] Superplasticity of biocompatible Ti-6Al-7Nb alloy after processing by high-pressure torsion2015

    • 著者名/発表者名
      Ashida M, Chen P, Doi H, Tsutsumi Y, Hanawa T, Horita Z
    • 学会等名
      12th International Conference on Superplasticity in Advanced Materials (ICSAM)
    • 発表場所
      Tokyo(Japan)
    • 年月日
      2015-09-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of initial microstructure on the resultant microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-7Nb alloy after HPT processing2015

    • 著者名/発表者名
      Ashida M, Chen P, Doi H, Tsutsumi Y, Hanawa T, Horita Z
    • 学会等名
      International workshop on giant straining process for advanced materials (GSAM2015)
    • 発表場所
      Fukuoka(Japan)
    • 年月日
      2015-09-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of grain refinement by high-pressure torsion on mechanical properties of Ti-6Al-7Nb2015

    • 著者名/発表者名
      Ashida M, Chen P, Doi H, Tsutsumi Y, Hanawa T, Horita Z
    • 学会等名
      The 13th World Conference on Titanium (Ti-2015)
    • 発表場所
      San Diego(USA)
    • 年月日
      2015-08-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of heat treatment on mechanical properties of Ti-6Al-7Nb processed by severe plastic deformation2015

    • 著者名/発表者名
      Ashida M, Chen P, Doi H, Tsutsumi Y, Hanawa T
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Advanced Materials Development and Integration of Novel Structured Metallic and Inorganic Materials (AMDI-6)
    • 発表場所
      Tokyo(Japan)
    • 年月日
      2015-06-09
    • 国際学会
  • [学会発表] HPT加工を施したα+β型Ti-6Al-7Nb合金の組織と機械的特性2015

    • 著者名/発表者名
      蘆田茉希,陳 鵬,土居 壽,堤 祐介,塙 隆夫,堀田善治
    • 学会等名
      軽金属学会第128回春期大会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-05-16

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公開日: 2017-01-06  

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