粉末積層造形法による低磁性Ｚｒ合金の高機能バイオマテリアル創製

使用粉末增材制造方法从低磁性锆合金中创建高性能生物材料

基本信息

批准号：
17J10345
负责人：
加嶋祐佳
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Nihon University (2019-2020)Tohoku University (2017-2018)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J10345/
关键词：
レーザー積層造形法 Zr合金低磁性アーチファクト

项目摘要

次世代型生体用金属材料として有望視されている、低磁性と低弾性率を兼ね備えたZr合金に対して積層造形技術の応用と熱処理による組織制御を導入することで、金属系バイオマテリアルの機能性向上を目的として研究を行った。Zr合金の弾性率分布のアンシスでのシミュレーション解析を進め、さらにZr合金における磁化率の測定や、MRI撮影の際のメタルアーチファクト範囲の測定を行った。複数の撮像条件でのMRIアーチファクト評価を行い、Zr合金は他の歯科用合金と比較してアーチファクト範囲が小さくなり、アーチファクト範囲は金属材料の体積磁化率、質量、重さに比例して大きくなることが明らかとなった。このことからMRI撮影前に、事前にアーチファクトの範囲をある程度予測することが可能となると思われる。耐食性の評価では、様々な熱処理条件で、xy面とxz面のアーノード分極試験と試験後の組織像観察、および溶出試験を行った。結果から、溶融境界部が腐食されやすいということと、造形時のxy平面とyz平面では溶融境界の構造に差があることから耐食性における異方性が現れることが明らかとなった。さらに熱処理により溶融境界が消失することから、熱処理が耐食性における異方性の軽減に有効であることが明らかとなった。これらの一連の研究から、次世代型バイオマテリアルであるZr合金にSLMプロセスの導入が可能となり、機能性と安全性を向上させた新たな低磁性合金を生体材料として応用できる可能性が示唆された。

进行研究的目的是通过应用增材制造技术并通过ZR合金的热处理引入组织控制，以改善金属基生物材料的功能，这被认为是有望作为生物生物体的下一代金属材料。使用ZR合金的弹性模量分布的ANSI进行了仿真分析，此外，在ZR合金中测量了磁敏感性，并在MRI成像过程中测量了金属伪像范围。 MRI伪影评估是在多个成像条件下进行的，并且发现与其他牙齿合金相比，ZR合金具有较小的伪影范围，并且与金属材料的体积敏感性，质量和重量的成比例增加。这使得在MRI成像之前可以在一定程度上预测伪像的范围。在评估耐腐蚀性，XY和XZ平面的极化测试，测试后的组织图像观察和溶解测试在各种热处理条件下进行。结果表明，熔体边界容易腐蚀，并且在施工过程中XY和Yz平面之间的熔体边界的结构不同，导致腐蚀性的各向异性。此外，由于熔体边界由于热处理而消失，因此已经发现热处理可有效减少腐蚀性中各向异性。这些系列研究表明，SLM工艺可以引入ZR合金，这是一种下一代生物材料，并且具有改善功能和安全性的新的低磁合金可以用作生物材料。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Effect of heat treatment on the microstructure and fatigue strength of CoCrMo alloys fabricated by selective laser melting

DOI：
10.1016/j.matlet.2019.02.085
发表时间：
2019-06
期刊：
Materials Letters
影响因子：
3
作者：
Erina Seki;Yuka Kajima;Atsushi Takaichi;Nuttaphon Kittikundecha;H. Cho;Hein Linn Htat;H. Doi;T. Hanawa;N. Wakabayashi
通讯作者：
Erina Seki;Yuka Kajima;Atsushi Takaichi;Nuttaphon Kittikundecha;H. Cho;Hein Linn Htat;H. Doi;T. Hanawa;N. Wakabayashi

レーザー積層造形法における異方性制御を目的とした熱処理条件の検討

激光增材制造中控制各向异性的热处理条件研究

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kajima Y;Takaichi A;Oishi T;Kittikundecha N;Tsutsumi Y;Nomura N;Hanawa T;Wakabayashi N;Kawasaki A.;加嶋祐佳，髙市敦士， Nuttaphon Kittkundecha，蘆田茉希，野村直之，塙隆夫，若林則幸，川崎亮.
通讯作者：
加嶋祐佳，髙市敦士， Nuttaphon Kittkundecha，蘆田茉希，野村直之，塙隆夫，若林則幸，川崎亮.

レーザー積層造形法においてオーバーハング部へのサポート構造の付与が疲労強度に与える影響.

在激光增材制造中向悬伸部分添加支撑结构对疲劳强度的影响。

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kajima Y;Takaichi A;Oishi T;Kittikundecha N;Tsutsumi Y;Nomura N;Hanawa T;Wakabayashi N;Kawasaki A.;加嶋祐佳，髙市敦士， Nuttaphon Kittkundecha，蘆田茉希，野村直之，塙隆夫，若林則幸，川崎亮.;加嶋祐佳，高市敦士，Nuttaphon Kittkundecha，野村直之，塙隆夫，若林則幸，川崎亮．;加嶋祐佳，高市敦士，高橋英和，若林則幸.;加嶋祐佳，高市敦士，中本貴之，ナタポン　キットクンダシャー，野村直之，高橋英和，塙隆夫，若林則幸，川崎亮..;加嶋祐佳，高市敦士，中本貴之，ナタポン　キットクンダシャー，野村直之，高橋英和，塙隆夫，若林則幸，川崎亮.;高市敦士，加嶋祐佳，中本貴之，堤祐介，野村直之，高橋英和，塙隆夫，若林則幸.
通讯作者：
高市敦士，加嶋祐佳，中本貴之，堤祐介，野村直之，高橋英和，塙隆夫，若林則幸.

Influence of magnetic susceptibility and volume on MRI artifacts produced by low magnetic susceptibility Zr-14Nb alloy and dental alloys

DOI：
10.4012/dmj.2018-426
发表时间：
2020-04-01
期刊：
DENTAL MATERIALS JOURNAL
影响因子：
2.5
作者：
Kajima, Yuka;Takaichi, Atsushi;Kawasaki, Akira
通讯作者：
Kawasaki, Akira

レーザー積層造形法で製作したCo-Cr-Mo合金の異方性緩和を目的とした熱処理条件の検討

激光增材制造Co-Cr-Mo合金缓和各向异性的热处理条件研究

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kajima Y;Takaichi A;Oishi T;Kittikundecha N;Tsutsumi Y;Nomura N;Hanawa T;Wakabayashi N;Kawasaki A.;加嶋祐佳，髙市敦士， Nuttaphon Kittkundecha，蘆田茉希，野村直之，塙隆夫，若林則幸，川崎亮.;加嶋祐佳，高市敦士，Nuttaphon Kittkundecha，野村直之，塙隆夫，若林則幸，川崎亮．;加嶋祐佳，高市敦士，高橋英和，若林則幸.;加嶋祐佳，高市敦士，中本貴之，ナタポン　キットクンダシャー，野村直之，高橋英和，塙隆夫，若林則幸，川崎亮..
通讯作者：
加嶋祐佳，高市敦士，中本貴之，ナタポン　キットクンダシャー，野村直之，高橋英和，塙隆夫，若林則幸，川崎亮..