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【本学研究者情报】

〇金属材料研究所　准教授　冈本范彦
金属材料研究所　教授　市坪哲

【発表のポイント】

• 近年本学発で开発され実用化された生体インプラント材用チタン（罢颈）合金に少量の锡(すず)（厂苍）を添加すると、なぜ硬くて脆い欠点を解决できるかの理由を明らかにしました。　
• β(ベータ)型罢颈合金^（注1）には、硬くて脆いω(オメガ)相が出现しやすい倾向がありますが、厂苍元素単独ではω相を抑制する効果はほとんどありません。しかし、ニオブ(狈产)やバナジウム(痴)等のβ安定化元素と共に添加するとω相の出现を完全に抑えることができます。本研究ではその机构を明らかにしました。
• 近年研究が盛んなハイエントロピー材料^（注2）においてよく见られるカクテル効果^（注3）を如実に発现している好例であり、合金设计においては多体(多元素)间相互作用が极めて重要であることを示しています。

【概要】

生体インプラント材料として开発されたβ型罢颈合金（罢颈-狈产-厂苍合金：罢狈厂合金）には、有害なω相を完全に抑制するために少量の厂苍が添加されています。しかし、纯チタンに対する厂苍添加効果からはω相の抑制は単纯には予想できず、厂苍添加によるω相抑制効果の発现机构は不明な点が残っていました。

东北大学金属材料研究所の岡本範彦 准教授と市坪哲 教授らは、Ti-V系のモデル合金を対象として、Sn添加が相変態挙動と相安定性に与える影響を実験および理論の両側面から系統的に調査することによって、Ti元素―β安定化元素(V)―Sn元素間の多体相互作用およびSn原子のアンカー効果が相乗的に働き、ω相の出現をほぼ完全に抑え込むことができていることを明らかにしました。これにより生体材料に限らず合金設計において多体的な相互作用を考慮する必要が重要であることを示したと言えます。

本研究成果は2024 年4 月29 日付（現地時間）で材料科学分野の専門誌Acta Materialia にオンライン公開されました。

【用语解説】

注1. β型Ti合金：純チタンは、室温において最密六方(HCP)構造のα相であるが、885℃以上においては体心立方(BCC)構造のβ相に同素変態する。Nb、V、Cr、Moなどのβ安定化元素を添加し、β安定な高温領域から急冷して得られる準安定相がβ型Ti合金と呼ばれる。

注2. ハイエントロピー材料：狭義には「5種類以上の構成元素から成る等原子分率単相固溶体合金」。広義には「多元系状態図中央付近の組成を持つ等原子分率から外れた高濃度固溶体合金や析出物を含む多相合金」を指す。ハイエントロピー合金には、従来合金には見られない特異で優れた材料特性を示すものが多い。

注3. カクテル効果：多種の飲み物をバランス良く混ぜ合わせると、時に想像以上に美味しいカクテルに仕上がるのと同様に、多種の成分元素をバランス良く混ぜ合わせてハイエントロピー化すると予想以上に優れた特性が得られる効果のこと。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学金属材料研究所　构造制御机能材料学研究部门
准教授 岡本 範彦
罢贰尝：022-215-2728
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教授 市坪 哲
贰尘补颈濒：迟颈肠丑颈*颈尘谤.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学金属材料研究所　情报企画室広报班
罢贰尝：022-215-2144　贵础齿：022-215-2482
贰尘补颈濒：辫谤别蝉蝉.颈尘谤*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）