− 22 −塑性加工塑性加工AF-2017018一般研究開発助成AF-2017019一般研究開発助成高強度材料の開発材料開発，組織制御，材料試験kuroda@yz.yamagata-u.ac.jp塑性加工，医療デバイスハイドロキシアパタイト，超塑性加工，後方押出試験，相変態koba@tmu.ac.jp山形大学 大学院理工学研究科 機械システム工学分野 教授東京都立大学 システムデザイン研究科 教授黒田 充紀小林 訓史巨視的及び微視的な材料試験を併用した結晶粒界の力学的特性解明に関する研究超塑性加工を用いた生体吸収性セラミック医療用デバイスの成形近年，粒界は加工履歴や焼鈍条件等の違いに応じてその性質が変化することが示唆されている．加工履歴や熱処理履歴が異なる粒界の力学的特性を解明することは，塑性加工性と強度とのバランスに優れた次世代の材料開発に大きな指針をもたらすと考えられる．本研究では，まず，低コストでマイクロピラー圧縮試験が実施できる試験装置を開発し，続いて純度99.99%のアルミニウム（焼鈍材）を用いて，結晶粒界の力学的特性と寸法効果現象の発現について調査を行い，以下の結果を得た．１）開発したマイクロ圧縮試験装置は，マイクロメートルオーダーの微小試験片の応力−ひずみ関係を良好に取得できる．２）粒界を含む双結晶試験片から，粒界は見かけのひずみ硬化量を増大させる効果があることが示された．３）試験片の断面寸法の減少に伴う降伏強度の上昇をべき乗則により整理しところ，得られた指数は先行研究と整合性のある結果となった．95％以上の相対密度を有するハイドロキシアパタイト緻密体に対して1050℃から1150℃の温度下で複数のひずみ速度で圧縮試験を行い，超塑性特性を調査した．ハイドロキシアパタイトの圧縮応力—ひずみ挙動は粒形，試験温度，ひずみ速度に依存していた．また，高温圧縮試験後の試験片の相対密度は試験前よりも低下していた．これは試験片端部における試験中における粒成長とそれに伴う空孔の発生に起因してることが明らかとなった．医療用デバイスの筐体を模擬した円筒形状の成形体を得るため，圧縮試験の結果に基づき，後方押出試験を行った．同時に熱処理によりハイドロキシアパタイトを生体吸収性を有するリン酸三カルシウムに相変態させるため，1400℃で熱処理を行った．X線回折の結果から，熱処理時間30時間以上で相変態が生じることを確認し，生体吸収性デバイス作製のための指針を得た．
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