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Ti-6Al-7Nb（UNS指定R56700 ）は、 1977年に初めて合成された、6%のアルミニウムと7%のニオブを含むアルファベータチタン合金です。強度が高く、細胞毒性のあるバナジウムを含む合金Ti-6Al-4Vと同様の特性を持っています。Ti-6Al-7Nbは、人工股関節の材料として使用されています。[1]
Ti―6Al―7Nbは、六方晶α相（アルミニウムで安定化）と通常の体心相β相（ニオブで安定化）から構成されるチタン合金の1つです。この合金は、 Ti-6Al-4V合金に比べて優れた機械的特性を備え、耐食性と生体耐性に優れています。[2] [3] [4]
物理的特性
合金の物理的特性は、製造プロセスから得られるパラメータから得られる相の存在の形態と体積分率に大きく依存します。[5] [6]
[7]
上の表に示されているように、合金化は機械的性質を改善するための効果的な方法の1つであり、ニオブは周期表でバナジウムと同じグループに属しているため、もちろんα-β安定化元素として機能します（Ti-6Al-4V合金と同様）。ただし、Nb合金の強度はTi-6Al-4Vよりもわずかに劣ります。Ti-6Al-4VとTi-6Al-7Nbの主な違いは、固溶強化、微細化された2相構造によって提供される構造微細化強化、および2つの合金間の微細構造の違いなど、さまざまな要因に関連しています。[8]
生産
Ti-6Al-7Nb は粉末冶金法で製造されます。最も一般的な方法は、ホットプレス、金属射出成形、ブレンディングとプレスです。Ti-6Al-7Nb の製造では、通常 900～1400 o C の焼結温度が使用されます。焼結温度を変えると、Ti-6Al-7Nb に異なる多孔度や微細構造などの異なる特性が与えられます。また、アルファ、ベータ、アルファ+ベータ相間の異なる組成も得られます。近年、Ti-6Al-7Nb 合金は、SLM や EBM などのさまざまな 3D プリンター技術によっても製造できるようになりました。[9] [10]
熱処理
チタンの熱処理は残留応力の低減、機械的特性（溶体化処理および時効処理による引張強度または疲労強度）の向上に大きな影響を与えることが実証されています。さらに、熱処理はα相とβ相の微細構造と冷却速度の違いにより、延性、機械加工性、構造安定性の理想的な組み合わせを提供します。[11]
冷却速度は形態に影響を与えます。冷却速度が、例えば空冷から徐冷に低下すると、変態したαの形態は厚さと長さが増加し、より少数のより大きなαコロニー内に含まれます。[12] αコロニーのサイズは、β処理されたα+β合金の疲労特性と変形力学に影響を与えるため、最も重要な微細構造特性です。[13]
アプリケーション
- 機能不全の硬組織、人工股関節、人工膝関節、骨プレート、骨折固定用ネジ、人工心臓弁、ペースメーカー、人工心臓などを置き換えるインプラント装置。[14]
- 歯科用途[15]
生体適合性
Ti-6Al-7Nbは生体適合性が高い。Ti-6Al-7Nbの酸化物は体内で飽和し、体内に運ばれたり生体負荷になったりしない。この合金は有害な組織耐性反応を起こさず、巨細胞核を少なくする。Ti-6Al-7Nbは人体への成長に対する適合性も高い。[16]
仕様
Ti-6Al-7Nbの他の命名規則には以下のものがある: [17]
- 国連番号: R56700
- ASTM規格: F1295
- ISO規格: ISO 5832-11
参考文献
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さらに読む
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