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Investigation of formation mechanism of unique {332} deformation twin of beta-type Ti Alloys and improvement of its mechanical property

Research Project

Project/Area Number 19K05060
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Cho Ken  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (00633661)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsチタン合金 / 双晶変形 / 応力誘起マルテンサイト / 変形挙動 / マルテンサイト / ひずみ速度依存性 / 単結晶 / 加工硬化 / 温度依存性 / 臨界分解せん断応力 / 相変態 / 中性子回折
Outline of Research at the Start

本研究では、単結晶を用いた手法と中性子回折を含むマルチスケールその場観察を駆使することで、β型チタン合金における特異な変形機構である{332}双晶変形の『前駆現象』および『力学特性上の特徴』を明らかにする。また、これらの理解に基づき、{332}双晶変形の発現制御による力学特性制御の実現を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, the formation mechanism of {332} deformed twin of β-type titanium alloys was clarified. The stress-induced α”martensite phase acts as a nucleation site for the {332} twin at room temperature. However, the formation mechanism changes to the shear and shuffle type atomic displacement mode with decreasing deformation temperature. In addition, it was also suggested, that slowing the strain rate is effective in inducing the formation of the α”martensite phase and the accompanying {332} twinning deformation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

β型チタン合金は、航空・宇宙機器や医療・福祉機器など様々な分野で使用されている。本合金特有の{332}双晶による変形は、室温で大きな加工硬化率を得ることができるため、トレードオフの関係にある高強度と高延性を両立し得る変形機構として注目されている。本研究で得られた成果、知見から正確な{332}双晶変形の発現制御が実現されることで、所望の力学特性を有する新たな合金の開発が可能となる。これは、構造材料分野における大きな革新となる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 準安定β型チタン合金の変形挙動に及ぼすMo添加の影響2020

    • Author(s)
      趙研, 安田弘行
    • Journal Title

      チタン

      Volume: 68 Pages: 166-170

    • NAID

      40022243171

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Study on formation mechanism of {332}<113> deformation twinning in metastable β-type Ti alloy focusing on stress-induced α” martensite phase2020

    • Author(s)
      Cho Ken、Morioka Ryota、Harjo Stefanus、Kawasaki Takuro、Yasuda Hiroyuki Y.
    • Journal Title

      Scripta Materialia

      Volume: 177 Pages: 106-111

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2019.10.011

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Journal Article] Effects of {332}〈113〉 Deformation Twinning on Fatigue Behavior of Ti–Mn System Alloys2019

    • Author(s)
      Cho Ken、Yuki Kohei、Kobata Hiroki、Niinomi Mitsuo、Yasuda Hiroyuki Y.
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 60 Issue: 9 Pages: 1850-1856

    • DOI

      10.2320/matertrans.ME201919

    • NAID

      130007695403

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Year and Date
      2019-07-01
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] {332}<113>双晶変形の発現制御による準安定β型チタン合金の高強度・高延性化2021

    • Author(s)
      趙 研, 桂川峻哉, 川久保拓海, 安田弘行
    • Organizer
      軽金属学会 第140回春期大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 準安定β型チタン合金における双晶変形挙動の変形温度および変形方位依存性2020

    • Author(s)
      趙研, 桂川峻哉, 藤村知輝, 安田弘行
    • Organizer
      軽金属学会第139回秋期大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 単結晶を用いた準安定β型チタン合金における{332}<113>双晶変形挙動の解明2019

    • Author(s)
      趙 研、森岡亮太、安田弘行
    • Organizer
      軽金属学会第136回春期大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 準安定β型チタン合金の疲労特性に及ぼす{332}<113>双晶の影響2019

    • Author(s)
      趙 研、行 耕平、安田弘行
    • Organizer
      軽金属学会第137回秋期大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Influences of Mo addition on mechanical properties and deformation behavior of β-type Ti alloys2019

    • Author(s)
      Ken Cho, Ryota Morioka, Hiroyuki Y. Yasuda
    • Organizer
      The 14th World Conference on Titanium (Ti-2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 所属研究室ホームページ

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse3/mse3-homeJ.htm

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Research-status Report
  • [Remarks] 大阪大学工学研究科マテリアル生産科学専攻安田研ホームページ

    • URL

      http://www.mat.eng.osaka-u.ac.jp/mse3/mse3-homeJ.htm

    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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