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応用

ほとんどの鋼より4倍硬いチタン - 金合金:研究
Feb 10, 2017

ワシントン:科学者らは、チタンと金からなる合金は、ほとんどの鋼よりも約3〜4倍硬く、より生体適合性の高いより強い生体インプラントに使用できることを発見しました。

チタンは人工膝関節および股関節の主要材料であり、それは強く、耐摩耗性で無毒であるためです。

ライス大学のエミリア·モロサン(Emilia Morosan)は、「これはほとんどの鋼材に比べて約3〜4倍の硬度を持つ。

「現在、ほとんどの歯科用インプラントや交換用関節で使用されている純チタンよりも4倍も硬い」とMorosan氏は語る。

材料の原子構造 - その原子はしばしば硬度に関連する「立方晶の」結晶構造でしっかりと詰め込まれています - 以前は知られていました。

しかし、Morosanと元大学院生Eteri Svanidzeは、化合物の超硬質「ベタ」形態の顕著な特性を最初に記録しています。

"我々は、非磁性元素から作られた磁性材料であった1対1の比の化合物であるチタン - 金に関する研究を以前に発表した。

「新しい化合物を作るときに行うことの1つは、X線目的のために粉末に粉砕することです。これは、組成、純度、結晶構造および他の構造特性の特定に役立ちます。

研究者は、化合物の正確な硬度を決定するためにフォロアップテストを行うことにしました。また、元の研究で比較として使用したチタンと金の他の組成物の硬度も測定することにしました。

余分な化合物の1つは、高温で調製されたチタンと金の3成分の混合物であった。 比較的高温でチタン3金を作ることは、チタンの4倍硬い結晶構造の合金のベタ版のほぼ純粋な結晶形を生成する。

より低い温度では、原子は別の立方体構造、すなわちα型のチタン3金に配列する傾向がある。

アルファ構造は、通常のチタンほど硬いです。 以前はチタン-3金の硬度を測定していたラボでは、主に原子のアルファ配置で構成されたサンプルが測定されたようです。

研究者はチタンとの他の比較も行った。 例えば、生物医学的インプラントの場合、2つの重要な尺度は、生体適合性および耐摩耗性である。

チタンと金はそれ自体が最も生体適合性の高い金属の1つで、医療用インプラントでよく使用されるため、チムはチタン-3金が匹敵すると考えました。


テキサス大学MDアンダソンがんセンタの同僚による試験では、新しい合金は純粋なチタンよりも生体適合性が高く、耐摩耗性が高いことが判明しました。