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2017 年度 実績報告書

Principle for controlling "changeable Young's modulus"-biofunctionality in biomedical titanium alloys for spinal fixation applications

研究課題

研究課題/領域番号 16K20918
研究機関大阪大学

研究代表者

劉 恢弘  大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (40748943)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードMetallic biomaterials / Titanium alloys / Deformation twinning / Dislocation gliding / Omega transformation / Re-orientation / Tensile deformation
研究実績の概要

In this study, the respective strengthening contribution of various deformation modes including {332}<113> deformation twinning, dislocation gliding and deformation-induced omega phase transformation during tensile deformation was investigated in the developed alloy, Ti-9Cr-0.2O. The results assist to elucidate how the omega phase transformation works in Ti-9Cr-0.2O during tensile deformation and facilitate to interpret the excellent mechanical property obtained in this alloy. Normal tensile test and interrupted tensile tests stopped at 4.7%, 7%, 12% and 19% strains were performed in the prepared Ti-9Cr-0.2O alloy and the microstructure was examined. The results show that both the strengthening contributions of deformation twins and dislocations gradually increase with the increasing strain during tensile deformation. The dislocations show a much more predominant strengthening effect than the deformation twins during the plastic deformation stage. The omega phases including athermal and deformation-induced omega phases play a strong strengthening effect in the elastic deformation stage. This strengthening effect induced by omega phases increases when strained to 7%, i.e. an early plastic deformation stage, and subsequently decreases gradually with further increasing the strain to 12%, 19% and finally to fracture. This result is considered to be associated with the coarsening of omega particles, the re-orientation of one omega variant to another and the possible reversal transformation of omega phase to beta phase during tensile deformation in Ti-9Cr-0.2O alloy.

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Microstructural and mechanical properties of a beta-type titanium alloy joint fabricated by friction stir welding2018

    • 著者名/発表者名
      H.H. Liu, H. Fujii
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 711 ページ: 140-148

    • DOI

      10.1016/j.msea.2017.11.006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat treatment to improve fatigue strength of friction stir welded Ti-6Al-4V alloy butt joint2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakai, M. Niinomi, Y. Ishida, H.H. Liu, H. Fujii, T. Ninomiya
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 58 ページ: 1223-1226

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2017117

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved fatigue properties with maintaining low Young’s modulus achieved in biomedical beta-type titanium alloy by oxygen addition2017

    • 著者名/発表者名
      H.H. Liu, M. Niinomi, M. Nakai, S. Obara, H. Fujii
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 704 ページ: 10-17

    • DOI

      10.1016/j.msea.2017.07.078

    • 査読あり
  • [学会発表] 界面観察によるCuの摩擦攪拌接合における接合機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      日本金属学会第162回春期講演大会
  • [学会発表] 放射光X線を利用したAl-Cu合金のTIG溶接における凝固割れのその場観察2018

    • 著者名/発表者名
      柳楽 知也、山下 大輔、釜井 正善、青木 祥宏、劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      日本金属学会第162回春期講演大会
  • [学会発表] 摩擦攪拌接合により作製したβ型チタン合金継手の微細組織及び機械的特性2017

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度春季全国大会
  • [学会発表] 低温摩擦圧接時の高速度鋼継手における接合温度制御方法2017

    • 著者名/発表者名
      青木 洋、青木 祥宏、劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度春季全国大会
  • [学会発表] Friction Welding of High-Speed Steel at Low Temperture2017

    • 著者名/発表者名
      Yo AOKI, Yasuhiro AOKI, Huihong LIU, Hidetoshi FUJII
    • 学会等名
      2017 International Congress on Welding, Additive Manufacturing and associated non-destructive testing
    • 国際学会
  • [学会発表] 摩擦攪拌接合したβ型チタン合金継手の微細組織及び機械的特性に及ぼす液体CO2冷却の影響2017

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度秋季全国大会
  • [学会発表] 純チタン/純アルミニウムにおける異材摩擦攪拌接合2017

    • 著者名/発表者名
      崔 正原、劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度秋季全国大会
  • [学会発表] 摩擦圧接によるTi-6Al-4V/SUS316Lの異材接合2017

    • 著者名/発表者名
      青木 洋、青木 祥宏、劉 恢弘、藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度秋季全国大会
  • [学会発表] Optimize The Microstructure and Mechanical Properties of High Pressure Torsion Processed Co-Cr-Mo Alloy by Short Annealing2017

    • 著者名/発表者名
      Huihong Liu, Murat Isik, Mitsuo Niinomi, Peng Chen, Takao Hanawa, Tomoya Nagira, Hidetoshi Fujii
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-2)
    • 国際学会
  • [学会発表] Elucidation of microstructural evolution of friction stir welded beta-type titanium alloy joint by using liquid CO2 cooling2017

    • 著者名/発表者名
      Huihong Liu, Hidetoshi Fujii
    • 学会等名
      3rd International Conference on Friction Based Processes (ICFP2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Solution treatment and again on fatigue strength of friction stir welded Ti-6Al-4V alloy butt joint2017

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Nakai, Mitsuo Niinomi, Huihong Liu,Hidetoshi Fujii
    • 学会等名
      3rd International Conference on Friction Based Processes (ICFP2017)
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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