歯科ナローインプラント応用を目的とした結晶粒超微細化によるチタン合金の高強度化

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本研究の目的は、ナロー歯科インプラントへの応用を目指し、ナロー歯科インプラント作製可能な実用形状のチタン合金に高圧すべり（HPS）加工を適用し、伸びを維持したままの高強度化を行うことである。本研究では、ナロー歯科インプラントへの応用に焦点を当て、より大きい寸法のチタン合金（Ti-6Al-7Nb合金）にHPS加工を施し、高強度化を目指す。研究内容はHPS加工条件の最適化、棒状の合金での高強度化、HPS加工後の耐食性および安全性評価の3つによって構成されるが、今年度は棒状のTi-6Al-7Nb合金での高強度化を目指した。棒状での加工が可能な加工条件の探索およびHPS加工が組織と機械的特性に及ぼす影響を調べ、棒状試料においても機械的性質の向上が可能かどうかを調べることを目的とした。Ti-6Al-7Nb合金棒材に初めてHPS加工を施し、加工に成功した。XRD測定では、加工前後で構成する相に変化はなかったが、加工後にはピークの広がりが確認され、半値幅が増加したことから、HPS加工によってTi-6Al-7Nb合金の結晶粒が微細化されたことが示唆された。また、TEM観察より、HPS加工により結晶粒が超微細化されたことが確認できた。しかし、試料全体で微細化はされておらず、比較的粗大な粒も存在しており、不均一な組織であることがわかった。機械的性質については、HPS加工によりビッカース硬さは増加した。HPS加工により引張強さは増加し、棒状試料においても高強度化が可能であることが明らかとなった。