Ｘ線－ＭＲＩ造影性と抗菌性を有す血管ステント用金銅アルミ銀超弾性生体材料の開発

本研究では、良好なX線－MRI造影性、抗菌性、超弾性を兼ね備えた革新的材料の開発を目的としている。上記の特性を兼備するAu-Cu-Al合金は、十分な超弾性を示す組成において動作温度が体温よりも高く、応用には至らない。反対に、動作温度が適当である組成の合金は、非常脆く、応用に至らない。これまでの研究結果より、動作温度が適当な合金の延性を向上させることが現実的であると考えた。そこで、生体材料としての応用、および状態図を考慮し、三元系合金へのAg添加を考えた。Agは延性のよいfcc金属であり、溶体化処理温度において、Au、Cu、Alに対する固溶限が小さい。従って、AgはAu-Cu-Al合金に対して延性の良い第二相として導入されると考えた。結果として、Agは延性相としてAu-Cu-Al合金に導入された。第二相のない、マトリクス単相から成るAu-Cu-Al-Ag合金は、引張試験において弾性変形中に破断したが、延性相が導入されたAu-Cu-Al合金は弾性域を超えて変形することができた。これはマトリクスの粒界上に第二相として導入された延性相によって、破壊の起点が減少したこと、および亀裂の伝搬が抑制されたことが原因であると考えられた。また、続く研究として二相合金の更なる延性向上が挙げられた。二相合金のマルテンサイト変態挙動、および塑性変形挙動を理解するためには、まず、応力下でのAu-Cu-Al三元系合金のバルク材に関する変態・変形挙動を研究する必要があった。変態・変形挙動については、圧縮軸に対して様々な方位を持つ単結晶についてIn-situ圧縮試験を行い、二面解析を行うことで明らかにしようと考えた。令和2年度は、昨年度得た単結晶材から研磨によって試験片を作製し、方位解析を行った。また、テスト試験を行い、試験装置を調整した。

本研究では、良好なX線－MRI造影性、抗菌性、超弾性を兼ね備えた革新的材料の開発を目的としている。上記の特性を兼備するAu-Cu-Al合金は、十分な超弾性を示す組成において動作温度が体温よりも高く、応用には至らない。反対に、動作温度が適当である組成の合金は、非常脆く、応用に至らない。これまでの研究結果より、動作温度が適当な合金の延性を向上させることが現実的であると考えた。そこで、生体材料としての応用、および状態図を考慮し、三元系合金へのAg添加を考えた。Agは延性のよいfcc金属であり、溶体化処理温度において、Au、Cu、Alに対する固溶限が小さい。従って、AgはAu-Cu-Al合金に対して延性の良い第二相として導入されると考えた。結果として、Agは延性相としてAu-Cu-Al合金に導入された。第二相のない、マトリクス単相から成るAu-Cu-Al-Ag合金は、引張試験において弾性変形中に破断したが、延性相が導入されたAu-Cu-Al合金は弾性域を超えて変形することができた。これはマトリクスの粒界上に第二相として導入された延性相によって、破壊の起点が減少したこと、および亀裂の伝搬が抑制されたことが原因であると考えられた。また、続く研究として二相合金の更なる延性向上が挙げられた。二相合金のマルテンサイト変態挙動、および塑性変形挙動を理解するためには、まず、応力下でのAu-Cu-Al三元系合金のバルク材に関する変態・変形挙動を研究する必要があった。変態・変形挙動については、圧縮軸に対して様々な方位を持つ単結晶についてIn-situ圧縮試験を行い、二面解析を行うことで明らかにしようと考えた。令和2年度は、昨年度得た単結晶材から研磨によって試験片を作製し、方位解析を行った。また、テスト試験を行い、試験装置を調整した。