生体安全性に優れた新しいCo基形状記憶合金の開発とその医療用材料への応用

具有优异生物安全性的新型钴基形状记忆合金的研制及其在医用材料中的应用

• 批准号: 05J04550
• 负责人: 大森 俊洋
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J04550/
• 关键词: 生体材料; Co合金; マルテンサイト変態; 形状記憶効果; 形状記憶合金; 磁気変態; fcc; hcp変態

現在用いられている生体用金属材料はステンレス鋼、Ti及びTi合金、Co-Cr合金の3種に分類できる。この中で、Ti-Ni合金はその形状記憶特性を利用して生体材料として利用されているが、Niのアレルギー性が問題となっている。そのため、より生体安全性の高い形状記憶合金の開発が要求されている。一方、Co-Cr合金は耐食性・耐摩耗性に優れていることから長年、生体材料として使用されている実績があり、安全性は高い。そこで、本研究は、能動カテーテルやステントなどの医療用材料への応用を見据えた生体安全性の高い新しいCo-Cr-Al基形状記憶合金を開発することを目的とする。本年度の研究業績は以下の通りである。生体材料においては、ガイドワイヤなどの高いヤング率を要求されるものから生体骨との親和性を高めるために低いヤング率を要求されるものまで様々であり、ヤング率が重要な物性値のひとつである。そこで、Co基合金の組成と加工状態とヤング率の関係について、曲げ試験、引張り試験、ヤング率測定装置などを用いて調査を行った。本Co基合金は積層欠陥エネルギーが低く、hcpマルテンサイトを利用することで低いヤング率を得ることが可能であることがわかった。これは冷間圧延などの冷間加工により制御することも可能で、同時に、大きな弾性変形能を示すことも明らかになった。また、Cr、Si、Ir等のhcp安定化元素とマルテンサイト変態や形状記憶特性との関係について調査を行った。その結果、これらのhcp安定化元素は、予想されたとおりマルテンサイト変態温度を上昇させ、400℃での安定的な形状回復を得ることができた。この結果は、本Co基合金の高温形状記憶合金としての可能性を示しただけでなく、生体材料としての適切なマルテンサイト変態温度の設計をするための合金設計に役立つと考えられる。

At present, there are three kinds of biological metal materials: steel, Ti and Ti alloy, and Co-Cr alloy. The shape memory properties of Ti-Ni alloy are utilized as a biological material and Ni alloy is utilized as a physical material. The requirements for the development of shape memory alloys with high biological safety are set out below. On the one hand, Co-Cr alloy has excellent food resistance, wear resistance and safety. This study aims to explore the application of Co-Cr-Al-based shape memory alloys with high biological safety. The research results for the year are as follows: The biological material is required to have a high affinity for the biological material and a low affinity for the biological material. The relationship between the composition and the processing state of Co-based alloys was investigated by means of a bending test, a tensile test, and a rate measuring device. This Co-based alloy has a low probability of failure. This is the first time that the temperature has changed, and the temperature has changed. Investigation of hcp stabilizing elements such as Cr, Si, Ir, etc. and their relationship with shape memory characteristics As a result, the hcp stabilizing elements are expected to increase in temperature and stabilize in shape at 400℃. The results show that the possibility of high temperature shape memory alloys for Co-based alloys can be improved, and the design of bio-materials and appropriate temperature for shape memory alloys can be improved.

项目成果

Effect of Alloying Elements on fcc/hcp Martensitic Transformation and Shape Memory Properties in Co-Al Alloys

• DOI: 10.2320/matertrans.47.2381
• 发表时间: 2006-09
• 期刊: Materials Transactions
• 影响因子: 1.2
• 作者: K. Ando;T. Omori;J. Sato;Y. Sutou;K. Oikawa;R. Kainuma;K. Ishida

FCC/HCP Martensitic Transformation and High-Temperature Shape Memory Properties in Co-Si Alloys

• DOI: 10.2320/matertrans.47.2377
• 发表时间: 2006-09
• 期刊: Materials Transactions
• 影响因子: 1.2
• 作者: T. Omori;W. Ito;K. Ando;K. Oikawa;R. Kainuma;K. Ishida

Shape memory and magnetic properties of Co–Al ferromagnetic shape memory alloys

• DOI: 10.1016/j.msea.2005.12.068
• 发表时间: 2006-11
• 期刊: Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing
• 影响因子: 6.4
• 作者: T. Omori;Y. Sutou;K. Oikawa;R. Kainuma;K. Ishida

Martensitic Transformation of Cu-10at.%Al-9at.%Ga-11at.%Mn Ferromagnetic β Alloy

Cu-10at.%Al-9at.%Ga-11at.%Mn铁磁β合金的马氏体相变

• 发表时间: 2005
• 期刊: Scripta Materialia 52
• 作者: Nose;Masahiko;Iggesen;Oliver;野瀬昌彦;Ezequiel Di Paolo;Hiroyuki Iizuka;Takashi Ikegami;飯塚博幸;飯塚博幸;飯塚 博幸;Ezequeil Di Paolo;池上 高志;Hiroyuki Iizuka;Ryouta Nishioka;Yoshifumi Yamagata;Hiroyuki Iizuka;飯塚 博幸;Hiroyuki Iizuka;T.Omori et al.;K.Ando et al.;T.Omori et al.;Y.Tanaka et al.;K.Oikawa et al.;T.Omori et al.;N.Koeda et al.
• 通讯作者: N.Koeda et al.