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2015 年度 実績報告書

高生体安全性・X線造影性金チタン超弾性合金の低温時効強化機構の解明と実用可能性

研究課題

研究課題/領域番号 26630343
研究機関東京工業大学

研究代表者

細田 秀樹  東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (10251620)

研究分担者 稲邑 朋也  東京工業大学, 精密工学研究所, 准教授 (60361771)
田原 正樹  東京工業大学, 精密工学研究所, 助教 (80610146)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード構造・機能材料 / マルテンサイト変態 / 生体材料 / 超弾性合金 / 低温時効 / 金合金 / 強化機構 / 第二相
研究実績の概要

機械試験よりAu-51Ti-18Co合金は延びと強度共に良好であったが,Au過剰側になると急激に強度・延性共に劣化すること,Ti過剰側では強度が上昇し,延性が低下することがわかった.Au過剰側でのマルテンサイトはB19相だけではなく,機械的性質と形状記憶効果に有害であるB11相も生成する.このため,機械的性質が良好であったAu-51Ti-18Co,Au-50Ti-18CoおよびAu-50Ti-15Coを中心に幾つもの条件でFloating Zone法による単結晶作製を試みたが単結晶は得られず,また切り出しにより単結晶が作製できるほどの大きな粒径の合金も残念ながら作製できなかった.高融点であり液相からの固相生成反応は特定できなかったが,包晶など単結晶ができにくい相反応で固相が生成する可能性が高いと考えられた.Ti過剰側組成における生成相は,組成・熱処理温度によらず第二相が生成していた.これはB2相ではなくL12相であり,通常のAu-Ti二元系では酸素量などに依存した非平衡相と考えられている相であるが,Co添加組成では平衡相である可能性が高いことがわかった.また,1200℃程度の均質化処理後も残存しており,AuTiCo単相領域を示す溶解度線は,予想より高温側であると示唆された.これらを用い,時効材の電子顕微鏡観察を行ったが,バルクとしてはAPBや空孔ナノクラスタなどの明瞭なナノ構造変化は特に認められなかった.また,AuTi/Coなどの拡散対から求めた見かけの拡散の活性化エネルギーは150kJ/mol程度と通常の空孔拡散の活性化エネルギー程度であり,特に異常に低い値にはならなかった.このことから,時効による低温強化はCo添加による第二相L12相に起因する可能性があることが示唆された.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Pukyong National University(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Pukyong National University
  • [雑誌論文] Oxidation Behavior of Au-55 mol% Ti High Temperature Shape Memory Alloy during Heating in Ar-50vol%O2 Environment2015

    • 著者名/発表者名
      H. Shim, M. Tahara, T. Inamura, K. Goto, Y. Yamabe-Mitarai and H. Hosoda
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 56 ページ: 600-604

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2014468

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of Nb Addition on Martensitic Transformation Behavior of AuTi-15Co Based Biomedical Shape Memory Alloys2015

    • 著者名/発表者名
      H. Shim, M. Tahara, T. Inamura, K. Goto, Y. Yamabe-Mitarai and H. Hosoda
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 56 ページ: 429-434

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2014418

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Effect of Heat-Treatment Temperature on Shape Memory Properties of Au-51Ti-18Co Biomedical Alloy2016

    • 著者名/発表者名
      T. Buasri, H. Shim, M. Tahara, T. Inamura, K. Goto, H. Kanetaka, Y. Yamabe-Mitarai and H. Hosoda
    • 学会等名
      The Ninth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM9)
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 年月日
      2016-08-01 – 2016-08-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical and Superelastic Properties of Au-51Ti-18Co Biomedical Shape Memory Alloy Heat-Treated at 1173 K to 1373 K2016

    • 著者名/発表者名
      Taywin Buasri, Hyunbo Shim, Masaki Tahara, Tomonari Inamura, Kenji Goto, Hiroyasu Kanetaka, Yoko Yamabe-Mitarai and Hideki Hosoda
    • 学会等名
      CIMTEC2016
    • 発表場所
      Perugia, Italy
    • 年月日
      2016-06-05 – 2016-06-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase Constitution and Martensitic Transformation Behavior of2016

    • 著者名/発表者名
      Taywin Buasri, Hyunbo Shim, Masaki Tahara, Tomonari Inamura, Kenji Goto, Hiroyasu Kanetaka, Yoko Yamabe-Mitarai and Hideki Hosoda
    • 学会等名
      Thermec2016
    • 発表場所
      Graz, Austria
    • 年月日
      2016-05-29 – 2016-06-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Nb addition on deformation behavior and mechanical properties of AuTiCo shape memory alloys2016

    • 著者名/発表者名
      Hyunbo SHIM, Changyong KANG and Hideki HOSODA
    • 学会等名
      The Korea Institute of Metals and Materials
    • 発表場所
      Gyeongju Hwabaek International Convention Center, Korea
    • 年月日
      2016-04-27 – 2016-04-29
  • [学会発表] Oxidation behavior of AuTiCo shape memory alloys2016

    • 著者名/発表者名
      Hyunbo SHIM, Changyong KANG and Hideki HOSODA
    • 学会等名
      The Korea Institute of Metals and Materials
    • 発表場所
      Gyeongju Hwabaek International Convention Center, Korea
    • 年月日
      2016-04-27 – 2016-04-29
  • [学会発表] Medical Applcations of new Ni-free Shape Memory Alloys for Orthodontic and Orthopedic Treatment2015

    • 著者名/発表者名
      H. Kanetaka and Hideki Hosoda
    • 学会等名
      Eighth French Research Organizations-Tohoku University Joint Workshop on Frontier Materials
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス
    • 年月日
      2015-12-02 – 2015-12-02
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of AuTiCo Based Biomedeical Shape Memory Alloys2015

    • 著者名/発表者名
      Hyun Bo Shim, Hideki Hosoda
    • 学会等名
      ISAM2015-14th Intrnational Symposium on Advanced Materials
    • 発表場所
      National Centre for Physics, Islamabad, Pakistan
    • 年月日
      2015-10-12 – 2015-10-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] AuTi-FeTi拡散対における逆マルテンサイト変態の観察2015

    • 著者名/発表者名
      細田秀樹、青木拓、田原正樹、稲邑朋也、後藤研滋、金高弘恭、御手洗容子、三浦誠司
    • 学会等名
      第157回日本金属学会秋期大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [学会発表] AuTiCo合金の形状記憶挙動に及ぼす加工熱処理の影響2015

    • 著者名/発表者名
      沈炫甫、田原正樹、稲邑朋也、細田秀樹、金高弘恭、御手洗容子、後藤研滋
    • 学会等名
      第157回日本金属学会秋期大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [学会発表] Recent Development of Ti-Au Based Biomedical Superelastic Alloys2015

    • 著者名/発表者名
      Hideki Hosoda, Hyun bo Shim, Taywin Buasri, Masaki Tahara and Tomonari Inamura
    • 学会等名
      KIM-JIM Symposium
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-01-31  

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