2018 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of basic characteristics of martensitic transformation in Zr alloys and development of novel biomedical shape memory alloys
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16H04514
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
金 へよん 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20333841)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | マルテンサイト変態 / Zr合金 / 生体材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度には、良好な超弾性を示したZr-Nb-Al合金に着目し、結晶構造、格子変形歪み、変態特性、超弾性特性、ω相の形成、集合組織に与えるNbおよびAl濃度の影響を調査した。Arアーク溶解法によりZr-(5.5～12)Nb-(3～12)Al [at%]合金インゴットを作製し、真空下において均質化処理を、Ar雰囲気下で溶体化処理を1273 K-7.2 ksの条件で行い、最終圧延率80%もしくは95%まで冷間圧延を行った。その後、1173 K-1.8 ksの熱処理を施し、引張試験、XRD測定、TEM測定を行った。母相であるβ相はbcc構造であり、その格子定数はNbおよびAl濃度の増加に伴い直線的に減少した。調べた組成範囲において、マルテンサイト相は斜方晶のα”相であることが分かった。マルテンサイト相の格子定数(a, b, c)の組成依存性を定量的に調査した。Nb及びAl濃度の増加によって、aは増加したが、 bと cは減少した。その結果、Nb及びAl濃度の低下に伴い、α”相のorthorhombicity（b/a）は直線的に増加し、α相に近づくことが分かった。また、Zr-Nb-AlおよびZr-Nb-Sn合金におけるβ相とα”相の格子対応はTi基合金と同じであることが分かった。β相とα”相の格子定数および格子対応から格子変形歪みと変態歪みを求めた。変態歪みの組成依存性から、超弾性組成の格子変形歪みを計算した。その結果、Zr-10.5Nb-5Al, Zr-10Nb-6Al, Zr-9.5Nb-7Al, Zr-9Nb-8Al, Zr-8.5Nb-9Alなど室温で超弾性を示す組成は、[011]方向に7%を超える格子変形歪みを示し、超弾性合金として高いポテンシャルを有していることが分かった。また、超弾性回復歪みの向上のためには、集合組織が重要であることが分かった。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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