生体親和性Ti-Nb-Sn超弾性合金の多孔質化と変形挙動の解析

生物相容性Ti-Nb-Sn超弹性合金的孔隙率和变形行为分析

• 批准号: 15760533
• 负责人: 野村 直之
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760533/
• 关键词: 多孔質金属; 気孔率; プラズマ回転電極法; 弾性率; 皮質骨; 有限要素法; 曲げ強度

本年度(平成17年度)では、多孔質Ti-Nb-Sn合金焼結体の機械的特性を調査するとともに、多孔質体の弾性率を有限要素法により算出した。以下に具体的な実験項目を記し、その結果について報告する。(1)多孔質Ti-Nb-Sn合金多孔質焼結体の機械的特性Ti-Nb-Sn合金多孔質焼結体の弾性率および三点曲げ強度は、純チタンやチタン合金(Ti-15Mo-5Zr-3Al)多孔質体の挙動と同様に、気孔率の増加に伴って直線的に減少する。これらのチタン基多孔質体と強度特性を比較すると、同じ弾性率を有する多孔質体の場合には、Ti-Nb-Sn合金の0.2%耐力は最も高い値を示し、骨と同等の低弾性率を気孔を導入することにより達成し、従来の多孔質体よりも優れ、かつ骨の強度を大きく上回る新規生体用多孔質Ti-Nb-Sn焼結体の開発に成功した。(2)有限要素法を用いた多孔質チタンの均質化弾性率の算出多孔質体の弾性率は、合金自体の弾性率だけではなく、粉末の充填形体に依存するものと予想される。そこで粉末の充填形態を面心立方格子、体心立方格子、単純立方格子としてネック径を変化させた場合の均質化弾性率を有限要素法により算出した。その結果、面心立方格子および体心立方格子の場合にはネック径の増加とともに気孔率が減少し、弾性率は増加する。その値はこれまで報告された多孔質チタンの気孔率と弾性率の関係と一致した。つまり、高温かつ荷重存在下におけるチタン粉末は容易に変形して緻密な形態をとり、その弾性率は緻密に粒子を充填したものに近くなることを示している。しかし、充填度の低い単純立方格子では、ネック径が増加しても気孔率が増加せず、実験値から得られた気孔率と弾性率の関係とは一致せず、より高気孔率側に弾性率の値がシフトすることが本研究にて明らかになった。

This year (Heisei 17), we investigated the mechanical properties of porous Ti-Nb-Sn alloy fired bodies and calculated the elasticity ratio of porous bodies using the finite element method. The following is a detailed description of the project and a report on the results. (1) Mechanical properties of the porous Ti-Nb-Sn alloy porous sintered body The elasticity rate and strength of the Ti-Nb-Sn alloy porous sintered body , The pure Ti-15Mo-5Zr-3Al porous body has the same effect as the porous body, and the porosity increases with the linear decrease. Comparison of the strength properties of これらのチタン-based porous bodies and the same porous bodies with the same elasticity ratio It is suitable for various occasions, and the Ti-Nb-Sn alloy has the highest endurance of 0.2% and the same strength as the bone. Low elasticity rate, を気pores, することにより成し, 従来のporous body よりも优れ, かつbone The strength is high, and we have successfully developed new porous Ti-Nb-Sn composites for biomass. (2) The finite element method is used to calculate the elasticity ratio of the porous body using the homogenization elasticity ratio of the porous material. , The elasticity of the alloy itself is good, and the powder filling shape is dependent on the material. The filling form of the powder is a face-centered cubic lattice, a body-centered cubic lattice, a pure cubic lattice, a uniform diameter, a homogeneous refractory ratio, a finite element method, and a calculation method. As a result, the face-centered cubic lattice and the body-centered cubic lattice have an increase in the diameter and a decrease in the porosity and an increase in the elasticity rate. The relationship between the porosity and the porosity of the porous material is consistent. In the presence of つまり, high temperature and high load, the におけるチタン powder is easy to shape and has a dense form.をとり, その弾性性は dense に particle をfilled したものにNearly くなることをshow している.しかし、low filling degree い単pure cubic lattice では、ネックdiameter がincrease and しても気pore rate がincrease plus せず、実験値から られた気pore The relationship between the rate and the elasticity rate is consistent, and the high porosity side and the elasticity rate are the same. This study is based on the results of this study.

项目成果

Effect of Nitrogen on Mechanical Properties of Porous Titanium Compacts Prepared by Powder sintering

氮对粉末烧结多孔钛复合体力学性能的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: Materials Science Forum 475-479
• 作者: Naoyuki NOMURA;Ik-Hyun Oh;Shuji Hanada et al.
• 通讯作者: Shuji Hanada et al.