高次生体適合性を有する生体用β型チタン合金創出のためのプロセスデザイン

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23700553
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 仲井 正昭 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20431603)
• 研究協力者: 戸高 義一 豊橋技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (50345956)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: チタン合金 / 強加工 / 耐食性

研究概要

高圧ねじり加工を施した生体用β型チタン合金(Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金)に形成される、エッチング溶液により腐食されない相(特異相)が、母相よりも優れた耐食性を示す原因について検討した。試料中の元素濃度分布を分析した結果、特異相と母相とで構成元素の分布状況に違いが認められ、特異相部は母相部に比べて元素濃度分布が均一であった。この均一な元素濃度分布は、高圧ねじり加工による強力な機械的攪拌効果により得られたと考えられ、特異相部が母相部よりも優れた耐食性を示す主要因となっていると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Mechanical properties of a medical β-type titanium alloy with specific microstructural evolution through high-pressure torsion (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Yilmazer, M. Niinomi, M. Nakai, K.Cho, J. Hieda, Y. Todaka and T. Miyazaki
  • 雑誌名: Mater. Sci. Eng. C 巻: 30 ページ: 2499-2507
  • DOI: DOI:10.1016/j.msec.2013.01.056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Corrosion resistance ofTi-29Nb-13Ta-4.6Zr alloy in a fluoride-containing solution (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Takemoto, M. Nakai, M. Hattori, M.Yoshinari, E. Kawada, M. Niinomi and Y. Oda
  • 雑誌名: Key Eng. Mater ページ: 529-530、584-587
  • DOI: DOI:10.4028/www.scientific.net/KEM.529-530.584
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of new metallic alloys for biomedical applications (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Niinomi, M. Nakai and J. Hieda
  • 雑誌名: ActaBiomater 巻: 8 ページ: 3888-3903
  • DOI: DOI:10.1016/j.actbio.2012.06.037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructure and mechanical properties of a biomedical β-type titanium alloy subjected to severe plastic deformation after aging treatment (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Yilmazer, M. Niinomi, M. Nakai, J.Hieda, T. Akahori and Y. Todaka
  • 雑誌名: Key Eng. Mater 巻: 508 ページ: 152-160
  • DOI: DOI:10.4028/www.scientific.net/KEM.508.152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterogeneous structure and mechanical hardness of biomedical β-type Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr subjected to high-pressure torsion (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Yilmazer, M. Niinomi, M. Nakai, J.Hieda, Y. Todaka, T. Akahori and T. Miyazaki
  • 雑誌名: J. Mech. Behav. Biomed. Mater 巻: 10 ページ: 235-245
  • DOI: DOI:10.1016/j.jmbbm.2012.02.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of high-pressure torsion processing on microstructure and mechanical properties of a novel biomedical β-type Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr after cold rolling, Int (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Yilmazer, M. Niinomi, T. Akahori, M. Nakai and Y. Todaka
  • 雑誌名: J. Microstruct. Mater. Prop 巻: 7 ページ: 168-186
  • DOI: DOI:10.1504/IJMMP.2012.047498
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterogeneous grain refinement of biomedical Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr alloy throughhigh-pressure torsion
  • 著者名/発表者名: M. Nakai, M. Niinomi, J. Hieda, H.Yilmazer and Y. Todaka
  • 雑誌名: Sci. Iranica 巻: (In press)
  • DOI: DOI:10.1016/j.scient.2013.01.004
  • 査読あり
• [学会発表] Microstructure evaluation of biomedical β-type titanium alloysthrough high-pressure torsion by X-ray diffraction line profile analysis (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Yilmazer, M. Niinomi, K. Cho, M.Nakai, J. Hieda, Y. Todaka and S. Sato
  • 学会等名: 日本金属学会 2013 年春期(第152回)大会
  • 発表場所: 東 京理科大学
  • 年月日: 20130327-29
• [学会発表] Development of mechanical biocompatibility of low-modulus beta-type titanium alloy by introducing ultrafine-grain structure through high-pressure torsion (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda, K. Cho, H. Yelmazer and Y. Todaka
  • 学会等名: TMS 2013 142nd Annual Meeting& Exhibition
  • 発表場所: San Antonio, Texas, USA (招待講演).
  • 年月日: 20130303-07
• [学会発表] Improvement of mechanical strength of titanium alloys by microstructural refinement down to nano-size through high pressure torsion (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Niinomi, M. Nakai, J. Hieda and K.Cho
  • 学会等名: 21th International Symposium on Processing and Fabrication of Advanced Materials (PFAM XXI)
  • 発表場所: Guwahati, Assam, India (基調講演)
  • 年月日: 20121210-13
• [学会発表] 高圧ねじり加工を用いた微細組織制御による生体用Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金の力学的生体適合性向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 趙研,新家光雄,仲井正昭,稗田純子,H.Yilmazer,戸高義一
  • 学会等名: 日本機械学会機械材料・材料加工部門第20回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2012)
  • 発表場所: 大阪工業大学
  • 年月日: 20121130-1202
• [学会発表] Microstructural evaluation of β-type Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr through high-pressure torsion after cold rolling and aging treatment (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Yilmazer, M. Niinomi, K. Cho, M.Nakai, J. Hieda and Y. Todaka
  • 学会等名: 日本機械学会 機械材料・材料加工部門 第20回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2012)
  • 発表場所: 大阪工業大学
  • 年月日: 20121130-1202
• [学会発表] フッ化物溶液に浸漬したTi-Nb-Ta-Zr合金の表面分析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武本真治,仲井正昭,服部雅之,河田英司,吉成正雄,新家光雄,小田豊
  • 学会等名: 日本バイオマテリアル学会シンポジウム2012
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 20121126-27
• [学会発表] Corrosion resistance of Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr alloy in a fluoride-containing solution (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Takemoto, M. Nakai, M. Hattori, M.Yoshinari, E. Kawada, M. Niinomi and Y. Oda
  • 学会等名: 24th Symposium and Annual Meeting of International Society for Ceramics in Medicine (ISCM) (Bioceramics 24)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20121021-24
• [学会発表] フッ化物溶液中でのTi-Nb-Ta-Zr合金の電気化学腐食挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武本真治,仲井正昭,服部雅之,市川弘道,五十嵐俊男,吉成正雄,河田英司,新家光雄,小田豊
  • 学会等名: 平成24年度秋期第60回日本歯科理工学会学術講演会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 20121013-14
• [学会発表] 高圧ねじり加工を用いた生体用β型チタン合金の力学的生体適合性向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 趙研,新家光雄,仲井正昭,稗田純子,H.Yilmazer,戸高義一
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期(第151回)大会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 20120917-19
• [学会発表] Effect of microstructural control by severe plastic deformation on mechanical behavior of β-type titanium alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Yilmazer, M. Niinomi, K. Cho, M.Nakai, J. Hieda and Y. Todaka
  • 学会等名: 第11回日本金属学会東北支部研究発表大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2012-12-13
• [学会発表] Microstructure and mechanical properties of a biomedical β-type titanium alloy subjected to severe plastic deformation after aging treatment (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yilmazer, M. Niinomi, M. Nakai, J.Hieda, T. Akahori and Y. Todaka
  • 学会等名: International Symposium of GCOE: Materials Integration
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20111201-02
• [学会発表] Heterogeneous grain refinement of biomedical Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr alloy through high-pressure torsion (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Nakai, M. Niinomi, J. Hieda, H.Yilmazer and Y. Todaka
  • 学会等名: The 3rd International Conference on UltraFine Grained and Nano-Structured Materials (UFGNSM 2011)
  • 発表場所: Tehran, Iran
  • 年月日: 20111102-03
• [学会発表] Mechanical performances of biomedical beta-typetitanium alloy through heat treatment and severe plastic deformation (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Akahori, M. Niinomi, M. Nakai, H.Yilmazer and H. Fukui
  • 学会等名: Materials and Processes for Medical Devices (MPMD) Conference and Exposition
  • 発表場所: Minneapolis, MN, USA
  • 年月日: 20110808-10