生体用Co-Cr-Mo合金の耐食性・生体適合性に及ぼす塑性変形の影響と機構解明

本研究では、人工股関節や脊椎固定ロッド等に用いられる生体用Co-Cr-Mo合金の耐食性と生体適合性に及ぼす塑性加工の影響を定量的な組織解析を基に明らかにし、長期間の使用に耐え得る高い信頼性を得るための指針を確立することを目的としている。2022年度は、2020年度に作製した微量の窒素を添加してfcc構造のγ相を安定化させたCo-28Cr-6Mo (mass%)合金を異なる条件にて熱間溝ロール圧延及び冷間スウェージ加工を行い、EBSD及び中性子回折を用いた定量組織解析を行った。中性子回折測定はJ-PARCのiMATERIA (BL20)にて実施し、回折データから相分率と結晶方位分布をRietveld Texture解析、転位密度をConvolutional Multiple Whole Profile (CMWP)法によるラインプロファイル解析によりそれぞれ定量化した。さらに、作製した試料を基板として用いて骨芽細胞を用いた細胞培養試験により生体適合性の評価を行った。その結果、冷間加工により細胞特性が向上することが示唆され、集合組織及び加工誘起マルテンサイト変態の影響が示唆された。また、微量に添加したZrにより細胞の基板への密着性が向上することを確認した。一方、熱間溝ロール圧延では結晶粒微細化及び転位密度の増加が起こるが、細胞特性への影響は見られなかった。以上より、組織と当該合金のOsseointegrationの関係が明らかになり、材料開発に有用な知見を得ることができた。

本研究では、人工股関節や脊椎固定ロッド等に用いられる生体用Co-Cr-Mo合金の耐食性と生体適合性に及ぼす塑性加工の影響を定量的な組織解析を基に明らかにし、長期間の使用に耐え得る高い信頼性を得るための指針を確立することを目的としている。2022年度は、2020年度に作製した微量の窒素を添加してfcc構造のγ相を安定化させたCo-28Cr-6Mo (mass%)合金を異なる条件にて熱間溝ロール圧延及び冷間スウェージ加工を行い、EBSD及び中性子回折を用いた定量組織解析を行った。中性子回折測定はJ-PARCのiMATERIA (BL20)にて実施し、回折データから相分率と結晶方位分布をRietveld Texture解析、転位密度をConvolutional Multiple Whole Profile (CMWP)法によるラインプロファイル解析によりそれぞれ定量化した。さらに、作製した試料を基板として用いて骨芽細胞を用いた細胞培養試験により生体適合性の評価を行った。その結果、冷間加工により細胞特性が向上することが示唆され、集合組織及び加工誘起マルテンサイト変態の影響が示唆された。また、微量に添加したZrにより細胞の基板への密着性が向上することを確認した。一方、熱間溝ロール圧延では結晶粒微細化及び転位密度の増加が起こるが、細胞特性への影響は見られなかった。以上より、組織と当該合金のOsseointegrationの関係が明らかになり、材料開発に有用な知見を得ることができた。