生体用高強度ハイエントロピー合金の開発

摘要

従来の合金とは，合金設計概念や，それに基づく合金組成が全く異なる新規な生体用金属材料である「生体用ハイエントロピー合金」の開発に成功した。ハイエントロピー合金は，5成分以上の元素の組み合わせからなる多成分系であり，混合のエントロピーを高めるため等原子組成に近い合金組成を持つように設計される。ハイエントロピー合金は，Severe lattice distortion効果によって高強度であるが，High entropy効果によって固溶体が得られるため基本的には脆くなく，鋳造状態でさえも優れた機械的強度発現が期待できることから新たなタイプの金属系構造部材として注目されている。新規開発の等原子組成比Ti_(20)Nb_(20)Ta_(20)Zr_(20)Mo_(20)合金(数字は原子％)は，チタンと同程度の生体適合性を示す上，その機械的強度は使用頻度の高いTi-6AI-4V合金などに比べ圧倒的に高く，高い加工性を持ち合わせる。鋳造状態でもその優れた生体適合性と機械的性質を示すことから，精密鋳造や三次元金属積層造形などへの応用も可能である大変優れた特性を兼ね備えた新材料である。