| 研究課題/領域番号 |
24246111
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
新家 光雄 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50126942)
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| 研究分担者 |
仲井 正昭 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20431603)
稗田 純子 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40566717)
趙 研 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00633661)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 生体用金属材料 / ユビキタス元素 / 異方性 / 相変態 / 力学的特性 |
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| 研究概要 |
生体硬組織代替器具に用いられる金属材料には、通常の構造材料に求められる高強度・延性バランス、高耐久性、高耐食性などに加え、毒性・アレルギー性の排除や応力遮蔽効果を抑制するための低弾性率などが求められる。研究代表者らが開発したTi-29Nb-13Ta-4.6Zr合金は、溶体化状態において約60GPaと低弾性率を示すが、この場合、耐久性には課題を残している。β型合金の耐久性を改善するには、析出強化が有効であるが、その場合は弾性率の上昇を伴う。そこで、本研究では、析出強化に依らない強化方法の一つである固溶強化に注目し、固溶強化能が高い、侵入型元素である酸素を最大0.7mass%まで添加し、ミクロ組織および力学的特性に及ぼす酸素含有量の影響について検討した。その結果、Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金は、酸素含有量の増加に伴い、弾性率が若干上昇した。光学顕微鏡観察およびX線回折の結果、いずれの場合もβ相単相からなると考えられたことから、この酸素含有量の増加に伴う弾性率の上昇は、酸素の固溶に起因すると考えられる。引張特性は、酸素含有量の増加に伴い、引張強さおよび0.2%耐力が上昇した。強度に対する酸素含有量依存性は、一般的な傾向と同様であった。しかし、延性に関しては一般的な傾向と異なり、通常は酸素含有量の増大とともに低下する伸びが、Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金では、特異的に0.7mass%付近で上昇することを見出した。
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| 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
Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金に酸素を添加することで、一般的な傾向とは異なる特異な力学的特性が発現することを見いだすことに成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
酸素を添加したTi-29Nb-13Ta-4.6Zr合金に認められた特異な力学的特性の発現機構を検討していく。さらに、次年度から、酸素以外の合金元素として、置換型元素であるクロムを同合金に添加し、その力学的特性に対する影響についての調査も開始する。
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