ホイスラー構造を持つAuCuAl合金の延性化機構の解明と生体機能材料への応用

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13655
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分18010:材料力学および機械材料関連
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 海瀬 晃 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (60802353)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 形状記憶合金 / 超弾性 / 生体金属材料 / 微小試験 / 機械的性質 / 耐食性

研究成果の概要

本研究は，ホイスラー構造を持つAuCuAl合金の延性化機構の解明と生体機能材料への応用を目的とする．ホイスラー構造をもつ金属間化合物は，強磁性形状記憶合金，熱電変換材料などさまざまな機能材料としての応用が期待させるが，多結晶では非常に脆い．このためAu2CuAl基合金の粒界脆化の機構を解明することで本合金の生体機能材料への実用化の可能性を検証した．延性化の手法として粒界形状の複雑化を添加元素による制御と第二相による制御により行った．また，生体機能材料として使用するため，耐食性の評価を行った．

自由記述の分野

生体金属材料

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究対象であるAuCuAl基超弾性合金は①MRI アーチファクトフリー，②高レントゲン造影性があり，および，機能材料としては，③形状制御や応力保持のための超弾性・形状記憶効果があり，また生体材料として必要不可欠の④生体適合性（ニッケルなどの金属アレルギーのない元素で構成）を持つ現在において唯一無二の全てを兼ね備える生体機能材料の設計ができる可能性を有しているが，この合金おいても粒界脆化のため非常に脆いという問題がある．複雑な粒界形状が粒界脆化を抑制するという着想とその機構の解明は学問的に新しく独創的である．この機構を解明することで，機能材料としてホイスラー合金の革新的発展につながると考える．