応力誘起相変態を利用したバルクナノメタルの創製と物性の解明

• Project Area: Bulk Nanostructured Metals -New Metallurgy of Novel Structural Materials
• Project/Area Number: 23102503
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 金 へよん 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20333841)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000); Fiscal Year 2012: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2011: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
• Keywords: バルクナノメタル / チタン合金 / 変形双晶 / マルテンサイト

Outline of Annual Research Achievements

平成24年度は、Ti-Nb、Ti-Ta、Ti-Nb-Zr合金など様々なTi合金を用い、冷間圧延によるナノ組織の発現条件を系統的に調べた。変形組織は加工時の相状態および結晶構造に強く依存した。マルテンサイト変態温度が低く、体心立方晶のβ相で加工された場合は高密度の転位およびセル構造が確認できた。また、斜方晶構造のマルテンサイト相で加工された場合はその変形組織はマルテンサイト相の格子定数に依存し、軸比(b/a）が1.55より小さい場合は、β相の加工組織と類似な変形組織を示し、軸比が1.55以上の場合は平均結晶粒径が50nm程度の非常に微細な組織が発現した。これはマルテンサイト相の軸比の変化に伴う変形機構の変化に起因することが明らかになった。マルテンサイト相で加工された場合でもその結晶構造がβ相に近い場合は転位すべりが主な変形モードとして活動し、マルテンサイトの軸比が1.55以上の合金では複数の双晶系の活動が確認できた。加工集合組織も相安定性および結晶構造によって大きく変化した。β相で加工された場合は非常に強い(100)[011]圧延集合組織が形成された。冷間圧延によりナノ組織化が発現した組成では98%以上の高圧延率にも明瞭な集合組織は形成されずランダムな配向を示した。集合組織が強く発達した組成では、ヤング率、最大強度などの機械的特性に強い異方性を示したが、ナノ組織化した試料では異方性が弱く低ヤング率および高強度を示した。このことからナノ組織化は強度の上昇だけではなく機械的特性の異方性の低減にも有効であることが分かった。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Formation of nanoscaled precipitates and their effects on the high-temperature shape-memory characteristics of a Ti50Ni15Pd25Cu10 alloy (2012)
  • Author(s): M.I.Khan, H.Y.Kim, T.H.Nam, S.Miyazaki
  • Journal Title: Acta Materialia Volume: 60 Issue: 16 Pages: 5900-5913
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2012.07.032
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stability of Ti-Ta Base High Temperature Shape Memory Alloys (2012)
  • Author(s): H.Y.Kim, T.Kanaya, T.Fukushima, P.J.S. Buenconsejo, S.Miyazaki
  • Journal Title: Materials Science Forum Volume: 706-709 Pages: 1921-1924
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.706-709.1921
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deformation Textures of β Phase and α″ Phase in Cold-Rolled Ti-Nb Alloys (2012)
  • Author(s): H.Tobe, H.Y.Kim, T.Inamura, H. Hosoda, T.H.Nam and S.Miyazaki
  • Journal Title: Proc. of the 12th World Conference on Titanium Volume: - Pages: 683-684
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Omega Phase on Shape Memory Properties of Ti-base Alloys (2012)
  • Author(s): H.Y.Kim, Y.Al-Zain, T.Inamura, H.Hosoda and S.Miyazaki
  • Journal Title: Proc. of the 12th World Conference on Titanium Volume: - Pages: 1110-1113
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Nb content on deformation behavior and shape memory properties of Ti-Nb alloys (2012)
  • Author(s): Hirobumi Tobe
  • Journal Title: Journal of Alloys and Compounds Volume: (印刷中) Pages: 435-438
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2012.02.023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lattice modulation and superelasticity in oxygen-added beta-Ti alloys (2011)
  • Author(s): M.Tahara, H.Y.Kim, T.Inamura, H.Hosoda, S.Miyazaki
  • Journal Title: Acta Materialia Volume: 59 Pages: 6208-6218
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ゴムメタルの熱膨張挙動に及ぼす酸素濃度の効果 (2013)
  • Author(s): 薇 楽絲、金 熙榮、宮崎 修一
  • Organizer: 日本金属学会春期講演大会
  • Place of Presentation: 東京理科大（東京都）
  • Year and Date: 2013-03-28
• [Presentation] 生体用チタン基超弾性合金の合金設計および組織制御 (2013)
  • Author(s): 金 熙榮
  • Organizer: 日本金属学会春期講演大会
  • Place of Presentation: 東京理科大（東京都）
  • Year and Date: 2013-03-28
  • Invited
• [Presentation] Ti-Zr基合金の圧延集合組織に及ぼすNb濃度の影響 (2013)
  • Author(s): 植松 健斗、金 熙榮、細田 秀樹、宮崎 修一
  • Organizer: 日本金属学会春期講演大会
  • Place of Presentation: 東京理科大（東京都）
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] Ti-Nb系合金のナノ組織化および集合組織 (2012)
  • Author(s): 金 熙榮、戸部 裕史、宮崎 修一
  • Organizer: 日本金属学会秋期講演大会
  • Place of Presentation: 愛媛大学（松山市）
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] Effect of heat treatment temperature on microstructure and superelastic properties of Ti-Nb-3Mo-(0-1.25)Sn alloys (2012)
  • Author(s): M.Farzik Ijaz、金 熙榮、戸部 裕史、宮崎 修一
  • Organizer: 日本金属学会秋期講演大会
  • Place of Presentation: 愛媛大学（松山市）
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] Alloy design and microstructure control of Ti-Zr base biomedical shape memory alloys (2012)
  • Author(s): H.Y.Kim, A.Yamamoto and S. Miyazaki
  • Organizer: 2012 Tsukuba Nanotechnology Symposium (TNS’12)
  • Place of Presentation: 筑波大学（つくば市）
  • Year and Date: 2012-07-26
• [Presentation] Ti-Nb系合金の冷間圧延によるナノ組織化の発現条件 (2012)
  • Author(s): 金熙榮、戸部裕史、宮崎修一
  • Organizer: 日本金属学会2012年春期大会
  • Place of Presentation: 横浜大学(横浜市)
  • Year and Date: 2012-03-28
• [Presentation] β型Ti合金の{332}<113>双晶形成に及ぼす格子不安定性の影響 (2011)
  • Author(s): 戸部裕史、金熙榮、細田秀樹、宮崎修一
  • Organizer: 日本金属学会2011年秋期大会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター(宜野湾市)
  • Year and Date: 2011-11-09
• [Presentation] Ti-Nb合金の変形組織に及ぼす組成と結晶構造の影響 (2011)
  • Author(s): 金熙榮、戸部裕史、宮崎修一
  • Organizer: 日本金属学会2011年秋期大会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター(宜野湾市)
  • Year and Date: 2011-11-07
• [Presentation] Effect of Alloying Elements on the Stability of Superelastic Properties of Ti-Nb Base Alloys (2011)
  • Author(s): H.Y.Kim, H.Hosoda, S.Miyazaki
  • Organizer: Int.Conf.on Martensitic Transformations (ICOMAT 2011)
  • Place of Presentation: 千里阪急ホテル(大阪府)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-05
• [Presentation] Stability of Ti-Ta Base High Temperature Shape Memory Alloys (2011)
  • Author(s): H.Y.Kim, T.Kanaya, S.Miyazaki
  • Organizer: Int.Conf.on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC' 2011)
  • Place of Presentation: Quebec, Canada(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-03
• [Presentation] Deformation Textures of β Phase and α" Phase in Cold-Rolled Ti-Nb Alloys (2011)
  • Author(s): H.Tobe, H.Y.Kim, H.Hosoda, T.H.Nam, S.Miyazaki
  • Organizer: The 12th World Conference on Titanium
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2011-06-21
• [Presentation] Effect of Omega Phase on Shape Memory Properties of Ti-base Alloys (2011)
  • Author(s): H.Y.Kim, Y.Al-Zain, T.Inamura, H.Hosoda, S.Miyazaki
  • Organizer: The 12th World Conference on Titanium
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2011-06-20