− 25 −塑性加工塑性加工AF-2015021一般研究開発助成AF-2015022一般研究開発助成医療，金属組織生体用金属材料，ナノε組織，熱間加工m-mori@sendai-nct.ac.jp生体医療材料チタン，微粒子衝突プロセス，窒化kikuchi.shochi@shizuoka.ac.jp仙台高等専門学校 総合工学科助教神戸大学 大学院工学研究科 機械工学専攻助教森 真奈美菊池 将一生体用Co-Cr-Mo合金における「ナノε組織」の創成： 窒素ガスブローを援用した微粒子衝突プロセスによる高機能チタンの創製熱間加工における動的変態を利用した新しい組織制御生体用Co−Cr−Mo合金は耐摩耗性や耐食性に優れることから、人工関節等や脊椎矯正用ロッド等に広く使用されている。本合金は一般にfcc構造のγ相からなり、熱間加工を利用した結晶粒微細化等により組織制御され、実用に供されてきた。一方、本合金のもう一つの主要な構成相であるε相（hcp構造）については研究例が少ないものの、近年、優れた耐摩耗性や力学特性を有することが明らかになりつつある。本研究では、高温変形中に起こるγ相からの動的変態を用いた新しい加工プロセスを提案し、ε相の結晶粒微細化の可能性について検討した。その結果、動的変態により超微細粒からなるε相が形成し、極めて高い高度が得られた。また、超微細ε組織の形成は加工誘起マルテンサイト変態と関連していることが示唆され、新しい動的変態メカニズムの可能性を見出した。本研究では，強度特性と摩擦摩耗特性の双方に優れるチタン合金の創製を目的として，窒素ガスブローを援用した微粒子衝突プロセスを実施した．具体的には，被処理材を窒素雰囲気中において高周波誘導加熱し，その状態で微粒子や窒素ガスを噴射する『ガスブローIH（Induction Heating）窒化処理』システムを用いて，チタン合金（Ti-6Al-4V）の表面組織を改質した．処理時に噴射する窒素ガスの流速を上昇させることにより，チタン合金の窒化は促進された．これは，ガス流速が高い場合，処理温度が同じ場合にもIHの出力が高くなり，その結果，発生する磁場の強度や渦電流の密度の上昇が窒素原子の拡散を助長するためである．また，ガス流速を上昇させて処理することにより，処理温度の低下が可能となる．具体的には，チタン合金の変態点以下の温度で処理を施した場合にも，高硬さの窒化層が形成されるため，針状組織の形成や結晶粒粗大化を抑制しつつ耐摩耗性の改善が可能となる．
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