図9 Ti-20Cr合金におけるIPFマップのスキャン速度依存性. ４．結言 謝 辞 (1) エネルギー密度が大きい条件では溶残粉末の量が減るとともに造形体の形状が安定し、造形体の表面の凹凸が(2) 結晶の配向はX-Y走査のそれぞれの優先成長方向に束縛される。このことから<100>方位が強く配向し、造形条件によっては造形方向への<001>方位の配向を制御可能であることが示唆された。9, 10) これらの結果は、図8に示したXRDプロファイルから算出した結果と良い一致を示し、スキャン速度が大きくなるにつれて<001>方位の結晶配向が強くなる。ことを見出した。 <001>方位は諸言に述べた通り、β型チタン合金では、ヤング率が低減する方位である。従って、本研究より、エネルギー密度ならびにスキャン速度を最適化することで、荷重軸が<001>方位と合致するようなインプラントを設計することで、あたかも生体骨のようにふるまい、既存インプラントよりも応力遮蔽を低減させる次世代のインプラント創製の可能性が示唆された。 本研究では、レーザ積層造形法によって純金属混合粉末からTi合金造形体作成の可否について検討し、以下の知見が得られた。 少なく造形精度の高い造形体作製が可能であることがわかった。8) 以上より、レーザ積層造形法を用いて純金属の混合粉末から合金造形体の作製と結晶配向化制御に成功した。8,9) 本研究をご支援してくださいました公益財団法人天田財団に感謝いたします。また、研究設備の使用や進捗状況に応じてアドバイスをいただきました大阪大学中野貴由教授、永瀬丈嗣准教授に御礼申し上げます。 1) M. Todai, T. Nakano, T. Liu, H.Y. Yasuda, K. Hagihara, K. Cho, M. Ueda, M. Takeyama: Effect of building direction on the microstructure and tensile properties of Ti-48Al-2Cr-2Nb alloy additively manufactured by electron beam melting, Addi. Manu. 13 (2017) 61-70. 2) Y. Noyama, T. Miura, T. Ishimoto, T. Itaya, M. Niinomi, T. Nakano: Bone Loss and Reduced Bone Quality of the Human Femur after Total Hip Arthroplasty under Stress-Shielding Effects by Titanium-Based Implant, Mater. Trans. 53 (2012) 565-570. 3) S.H. Lee, M. Todai, M. Tane, K. Hagihara, H. Nakajima, T. Nakano: J. Mech. Behav. Biomed. Mater. Biocompatible low Young’s modulus achieved by strong crystallographic elastic anisotropy in Ti-15Mo-5Zr-3Al alloy single crystal 14 (2012), 48-54. 5) P. Wang, M. Todai, T. Nakano: Beta titanium single crystal with bone-like elastic modulus and large crystallographic elastic anisotropy, J. Alloys and Comp. 782 (2019) 667-671. 6) P. Wang, M. Todai, T. Nakano: ω-phase transformation and lattice modulation in biomedical -phase Ti-Nb-Al alloys, J. Alloys and Comp. 766 (2018) 511-516. 7) T. Ishimoto, K. Hagihara, K. Hisamoto, S.H. Sun, T. Nakano, Crystallographic beta-type Ti-15Mo-5Zr-3Al alloy by selective laser melting for the development of novel implants with a biocompatible low Young's modulus, Scr. Mater. 132 (2017) 34-38. 8) M. Todai, T. Nagase, T. Hori, H. Motoki, S.H. Sun, K. Hagihara, T. Nakano: Fabrication of the beta-titanium alloy rods from a mixture of pure metallic element powders via selected laser melting, Materials Science forum, 941 (2018) 1260-1263. 9) T. Nagase, Takao Hori, M. Todai, Shi-hai Sun, Takayoshi Nakano: Successful additive manufacturing of beta-titanium alloy rods with crystallographic texture from a mixture of pure metallic element powders, Mater. Des. 173 [107771]. 10) 永瀬丈嗣, 當代光陽, 中野貴由: 純元素粉末を用いたチタン合金の金属積層造形, J. JFS 91 [9] (2019) 627-633. DOI: 10.11297 / jies.91627. 4) M. Tane, S. Akita, T. Nakano, K. Hagihara, Y. Umakoshi, M. Niinomi, H. Nakajima: Peculiar elastic behavior of Ti-Nb-Ta-Zr single crystals, Acta Mater. 56 (2008) 2856-2863. 参考文献 control texture of − 432 −
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