| Project/Area Number |
22K20408
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
Gu Shaojie 名古屋大学, 工学研究科, 特任助教 (00966830)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | マルテンサイト変態 / ヘテロ構造 / 高密度パルス電流 / 純チタンとチタン合金 / 強度と延性の向上 / 整合界面 |
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| Outline of Research at the Start |
材料の強度と延性は構造設計に不可欠である。強くて延性のある材料は、構造物の寿命を延ばし、省エネ上で重要な役割を果たす。ただし、強度と延性のトレードオフとして知られているように、いずれかの側を大きくすると、必然的に他方が損傷する。本研究では、高密度電流処理によって純チタンおよびチタン合金の強度と延性を同時に向上させる方法を発見する。微細構造により、多数の整合界面を持つマルテンサイトの生成に関連している可能性が示唆された。本研究の目的は、このような構造が生成される理由を解明することである。研究成果は、マルテンサイト相 (脆くて硬い) に対する偏見を打ち破り、航空製造業界に革命を起こす可能性がある。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study successfully utilized high-density pulsed current treatment technology to simultaneously enhance the strength and ductility of pure titanium and titanium alloys. Generally, the mechanical properties of materials follow the natural law of the strength-ductility trade-off, meaning that improving one inevitably compromises the other. In this study, the use of high-density pulsed current treatment enabled the rapid heating and cooling of the material, forming a heterogeneous structure that includes chemical composition and microstructural inhomogeneities, thereby overcoming the strength-ductility dilemma. In the future, the method proposed in this study can be applied to other materials to enhance their mechanical properties. This is expected to contribute to sustainable material design and manufacturing, as well as the realization of a carbon-neutral society.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は、加熱速度が10^6°C/sに達する高密度パルス電流処理によって、二相α/βチタン合金材料が条状α相、残存α相、マルテンサイトα'相、及び残存β相を含む混合異質微細構造を形成することを初めて発見した。これは、従来の熱処理方法では実現が難しいものである。この混合構造は、材料の微細構造を強区と弱区に分け、それらの協働作用によって強度と延性のトレードオフを打破した。この研究成果は、高密度パルス電流処理法を用いて他の類似した二相構造材料を処理するための基礎と根拠を提供する。
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