| 研究課題/領域番号 |
20KK0108
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
XU XIAO 東北大学, 工学研究科, 助教 (20781389)
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| 研究分担者 |
上田 恭介 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40507901)
大森 俊洋 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60451530)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-27 – 2025-03-31
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| キーワード | 生体材料 / CoCr合金 / 超弾性合金 / 積層造形 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は研究代表者らが最近開発した高い耐食性および優れた超弾性特性が同時に発現するCo基ホイスラー合金を対象に、超弾性特性および加工性の向上に向けて、日本、ドイツとチェコ、3ヶ国による国際共同研究チームで積層造形技術等を駆使して、テーラーメイド型新規CoCr系超弾性生体材料の開発に挑戦する。
初年度はまず、生体材料の評価に必要な弾性特性調査用単結晶試料を作製した。サイクル熱処理の技術を応用し、本Co基合金においても単結晶試料の作製が可能であることを明らかにした。チェコの研究協力者に1mm x 4mm x 4mm程度の単結晶を送付し、室温において弾性係数の測定が成功した。来年度以降は温度変化および応力中の測定に進む。
積層造形用試料の組成を選定するために、まず、CoCr系超弾性合金の擬３元系におけるホイスラー相の存在領域を実験的に調査した。１回目積層造形のテストにおいて、組成のズレも想定されるため、ホイスラー単相領域中心部の試料組成を選定した。来年度以降研究代表者がドイツの共同研究先に赴き、積層造形の条件出しに挑戦する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
初年度に計画された日本側での調査内容、すなわち、弾性特性評価用単結晶試料の作製および積層造形用合金組成の選定は計画通り進むことができた。新型コロナウィルスの影響で共同研究先であるチェコの研究グループでは研究が一部制限されたものの、今年度中に予定されていたフィージビリティーの確認はできた。しかし、もう１つの共同研究先であるドイツの研究グループでは研究活動が大幅に制限されたため、積層造形用試料インゴットの作製と郵送は次年度に行うこととなった。よって、本研究は計画よりやや遅れが生じている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021~2022年度において、日本側ではCoCr系超弾性合金の基本物性の向上を目的に研究を行う。まず、状態図を実験的に決定し、超弾性特性および耐食性を評価する。さらに、実験状態図の情報から磁気特性も評価し、生体材料への応用に不可欠な磁性の低減に挑戦する。
また、弾性特性において、2021年度は主に温度変化による調査を行う。異なる組成の試料をチェコの共同研究者に送付し、組成および温度変化が弾性率に及ぼす影響を系統的に調査する。2022年度に研究代表者がチェコに赴き、応力中の弾性率測定に挑戦する。
積層造形に関しては、2021年度の前半にインゴットを送付し、粉末化を行う。計画では2021年度中に研究代表者が積層造形の条件出しにドイツに出張する予定となっているが、新型コロナウィルスの影響で出張が難しい場合はリモートでの打ち合わせに変更する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究は初年度にドイツの共同研究者に積層造形用試料のインゴットを郵送する計画となっていたが、新型コロナウィルスの影響で共同研究先の研究活動が制限されていたため、郵送は次年度に行うこととなった。材料製作費用および郵送費用は次年度使用額となった。さらに、今年度2月に摩耗試験用の溶液測定ユニットを発注したが、納期が5月以降となるため、次年度使用額が生じた。
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