【本学研究者信息】
〇金属材料研究所副教授冈本范彦
金属材料研究所教授市坪哲
研究室网站
【发表要点】
- 近年来由本校开发并实用化的生物体植入材料用钛（Ti）合金中少量的锡的（锡）（Sn）的添加，明确了为什么能解决硬脆的缺点的理由。
- β（β）型Ti合金（注1）有容易出现硬脆的ω（欧米茄）相的倾向，不过，Sn元素单独抑制ω相的效果几乎没有。但是，与铌（Nb）和钒（V）等β稳定化元素一起添加的话，可以完全抑制ω相的出现。本研究明确了其机制。
- 近年来研究盛行的高熵材料（注2）中常见的鸡尾酒效应（注3）在合金设计中为多体(多元素)这表明间相互作用是极其重要的。
【概要】
作为生物体植入材料被开发了的β型Ti合金（Ti-Nb-Sn合金：TNS合金），为了完全抑制有害的ω相少量的Sn被添加。但是，从对纯钛的Sn添加效果来看，不能单纯地预想ω相的抑制，添加Sn的ω相抑制效果的表现机制还不清楚。
东北大学金属材料研究所的冈本范彦副教授和市坪哲教授等人，以Ti-V系的模型合金为对象，从实验及理论两方面系统地调查了Sn添加对相变行为和相稳定性的影响明确了Ti元素-β稳定化元素（V）-Sn元素间的多体相互作用以及Sn原子的锚定效应协同作用，几乎完全抑制了ω相的出现。由此可以说，不仅是生物材料，在合金设计中考虑多体的相互作用也是很重要的。
本研究成果于2024年4月29日（当地时间）在材料科学领域的专业杂志Acta Materialia上在线公开。
图1.Ti-21%V合金母相中匹配析出的无扩散型等温ω相的原子分辨率扫描透射电子显微镜图像。即使是无规固溶体，在统计上也存在β稳定化元素（V）少的局部区域，即使在室温下也会进行③无扩散型等温ω相变。
【用语解说】
注1.β型Ti合金：纯钛在室温下为最密六方（HCP）结构的α相，但在885℃以上时同素转变为体心立方（BCC）结构的β相。添加Nb、V、Cr、Mo等β稳定化元素，从β稳定的高温区域骤冷而得到的亚稳相被称为β型Ti合金。
注2.高熵材料：狭义上为“由5种以上构成元素构成的等原子分数单相固溶体合金”。广义上是指“含有具有多元体系状态图中央附近组成的偏离等原子分数的高浓度固溶体合金或析出物的多相合金”。在高熵合金中，大多表现出以往合金中所看不到的特异且优异的材料特性。
注3.鸡尾酒效果：将多种饮料均衡混合，有时会做出比想象中更美味的鸡尾酒一样，将多种成分元素均衡混合，使其高熵化，会产生比预想中更好的特性。
详细信息（新闻稿正文）
联系方式
（有关研究）
东北大学金属材料研究所结构控制功能材料学研究部门
副教授冈本范彦
TEL：022-215-2728
Email：nlokamoto*tohoku.ac.jp
教授市坪哲
Email:tichi*imr.tohoku.ac.jp（请用@替换*）
（有关报道）
东北大学金属材料研究所信息企划室宣传班
TEL：022-215-2144 FAX：022-215-2482
Email:press.imr*grp.tohoku.ac.jp（请用@替换*）
