粒界制御バルクナノＴｉＮｉ合金の創製と粒界構造解析

• Project Area: Bulk Nanostructured Metals -New Metallurgy of Novel Structural Materials
• Project/Area Number: 23102506
• 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: Kyushu University
• Principal Investigator: 西田 稔 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (90183540)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000); Fiscal Year 2012: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2011: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: 対応粒界 / マルテンサイト変態 / 格子対応 / 双晶変形 / 電子線後方散乱 / 変形双晶 / 電子線後方散乱(EBSD) / 収差補正走査透過電子顕微鏡 / 高角散乱環状暗視野走査透過法(HAADF-STEM)

Outline of Annual Research Achievements

Ti50Ni48Fe2合金の鋳造まま試料（粗粒材：平均粒径100μm以上）と，それに冷間圧延と873 K-4 hで再結晶焼鈍処理を施し初期粒径を調整した試料（細粒材：平均粒径3μm程度）をそれぞれ準備した．これらを，液体窒素に浸漬し曲げ試験と圧縮試験に供した後，加工ひずみ除去と整粒処理のため873 K-15 minと773 K-1 hの2段階熱処理を施した．曲げ試験片の引張領域では，ε = 5%ですでに観察視野全域が微細化（平均粒径：0.95μm）するが，圧縮領域では微細化が起こり難いことが知られた．また，TEM観察より，引張領域では対応粒界が多く形成されているのに対して，ε = 8%以下の圧縮領域で観察された粒界の多くは亜粒界であった．このことは，低ひずみ加工の場合，引張領域では双晶変形，圧縮領域では転位運動が塑性変形を支配していることを示唆している．目的とする組織制御には圧縮変形よりも引張変形を利用する方が有利であるが，引張変形は試料に不均一な変形をもたらすため，バルク状の材料を均一に微細化させる事が困難である．一方，圧縮変形は試料を均一変形させる事が可能であり，工業的に有意である．前述の結果から11%程度の圧縮ひずみを加え熱処理を施した．一定方向に伸張した結晶粒が多く観察され，圧縮試験中に多くの変形双晶が導入されたことが推測された．また，それにより平均粒径は1μm程度に微細化され，Σ29以下の対応粒界頻度も60%を越えていた．しかし，変形双晶の導入頻度が低く比較的粗大な結晶粒が存在する領域も観察された．そこで，1度目の圧縮変形で形成した双晶に交差するようにして更に双晶を導入することを目的として，圧縮軸を90度回転させ2度目の圧縮試験を試みた．その結果，平均粒径は約0.8μm，対応粒界頻度は52%の粒界制御BN-TiNi合金の創製に成功した．

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] In situ SEM studies of the transformation sequence of multistage martensitic transformations in aged Ti-50.8 at.% Ni alloys (2013)
  • Author(s): B. Karbakhsh Ravari, M. Nishida
  • Journal Title: Philosophical Magazine Volume: 93 Issue: 18 Pages: 2279-2296
  • DOI: 10.1080/14786435.2013.769070
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Controlling grain boundary character distribution of high-temperature B2 phase in Ti-Ni-Fe alloy (2012)
  • Author(s): S. Ii
  • Journal Title: Intermetallics Volume: 31 Pages: 65-71
  • DOI: 10.1016/j.intermet.2012.06.009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-accommodation of B19' martensite in Ti-Ni shape memory alIoys-Part I.Morphological and crystallographic studies of the variant selection rule (2012)
  • Author(s): Minoru Nishida
  • Journal Title: Philosophical Magazine Volume: (In press) Issue: 17 Pages: 2215-2233
  • DOI: 10.1080/14786435.2012.669858
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-accommodation of B19' martensite in Ti-Ni shape memory alloys-Part II. Characteristic interface structures between habit plane variants (2012)
  • Author(s): Minoru Nishida
  • Journal Title: Philosophical Magazine Volume: (In press) Issue: 17 Pages: 2234-2246
  • DOI: 10.1080/14786435.2012.669860
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-accommodation of B19' martensite in Ti-Ni shape memory alloys-Part III. Analysis of habit plane variant clusters by the geometrically nonlinear theory (2011)
  • Author(s): T.Inamura, et al
  • Journal Title: Philosophical Magazine Volume: (In press) Issue: 17 Pages: 2247-2263
  • DOI: 10.1080/14786435.2012.669859
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Ti-Ni合金におけるマルテンサイト変態の階層的顕微解析 (2013)
  • Author(s): 西田稔
  • Organizer: 日本金属学会 2012年春期講演大会（第15２回）
  • Place of Presentation: 東京理科大学
  • Year and Date: 2013-03-27
  • Invited
• [Presentation] Formation Process of Self-Accommodation Morphology of B19’ Martensite in Ti-Ni Alloys (2013)
  • Author(s): Minoru Nishida
  • Organizer: TMS2013 142th Annual Meeting Exhibition
  • Place of Presentation: San Antonio, Texas, USA
  • Year and Date: 2013-03-03
• [Presentation] Ti-Ni合金の熱弾性マルテンサイト変態に伴う組織形成に及ぼす冷却・加熱サイクルの影響 (2012)
  • Author(s): 副島洋平
  • Organizer: 日本金属学会 2012年秋期講演大会（第151回）
  • Place of Presentation: 愛媛大学
  • Year and Date: 2012-09-17
• [Presentation] SELF-ACCOMMODATION OF B19’ MARTENSITE IN Ti-Ni ALLOYS: PART 1 EXPERIMENTAL APPROACH (2012)
  • Author(s): Minoru Nishida
  • Organizer: European Society of Martensitic Transformation-ESOMAT2012
  • Place of Presentation: Sankt Peterburg, Russia
  • Year and Date: 2012-09-09
• [Presentation] Grain refinement and grain boundary control with low strain deformation and martensitic transformation in Ti-Ni shape memory alloy (2012)
  • Author(s): Mitsuteru Yasunaga
  • Organizer: International Workshop on Bulk Nanostructured Metals
  • Place of Presentation: Kyoto University, Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2012-06-26
• [Presentation] Self-Accommodation of B19' Martensite in Ti-Ni Shape Memory Alloys (2012)
  • Author(s): Minoru Nishida
  • Organizer: 4th International Conference of Smart Materials Structures Systems (CIMTEC2012)
  • Place of Presentation: Montecatini Terme, Italy
  • Year and Date: 2012-06-10
  • Invited
• [Presentation] Evaluation of transformation sequence of multistage martensitic transformation (MMT) in aged Ti-50.8 at.%Ni alloy by using of in-situ SEM observations (2012)
  • Author(s): Banafsheh Karbakhsh Ravari,
  • Organizer: NIMS Conference 2012, Structural Materials Science and Strategy for Sustainability - Back to the Basics
  • Place of Presentation: EPOCHAL TSUKUBA, Tsukuba, Japan
  • Year and Date: 2012-06-04
• [Presentation] Morphology and Crystallography of Self-Accommodated B19’ Martensite in Ti-Ni Shape Memory Alloys (2012)
  • Author(s): Minoru Nishida
  • Organizer: NIMS Conference 2012, Structural Materials Science and Strategy for Sustainability - Back to the Basics
  • Place of Presentation: EPOCHAL TSUKUBA, Tsukuba, Japan
  • Year and Date: 2012-06-04
  • Invited
• [Presentation] SEM内その場冷却・加熱実験によるTi-Ni合金のマルテンサイト生成・消滅挙動解析 (2012)
  • Author(s): 副島洋平
  • Organizer: 日本顕微鏡学会 第68回学術講演会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場，茨城
  • Year and Date: 2012-05-14
• [Presentation] Ti-Ni形状記憶合金の3点曲げ試験による結晶粒微細化と粒界性格制御 (2012)
  • Author(s): 安永光輝
  • Organizer: 日本金属学会2011年春期(第150回)大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-03-30
• [Presentation] Ti-Ni合金の熱弾性マルテンサイト変態のその場観察に関する一考察 (2012)
  • Author(s): 渋田晋作
  • Organizer: 第54回日本顕微鏡学会九州支部学術講演会
  • Place of Presentation: 別府・豊泉荘，大分
• [Presentation] Ti-Ni形状記憶合金の結晶粒微細化におよぼす初期粒径と変形モードの影響 (2011)
  • Author(s): 安永光輝
  • Organizer: 日本顕微鏡学会九州支部講演会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2011-12-03
• [Presentation] Ti-Ni合金のマルテンサイト変態に伴う組織形成とその変形による粒界制御 (2011)
  • Author(s): 西田稔
  • Organizer: 日本金属学会2011年秋期(第149回)大会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター(基調講演)
  • Year and Date: 2011-11-07
• [Presentation] Crystallography and Morphology of Self-accommodationin B19' Ti-Ni Martensite (2011)
  • Author(s): M.Nishida
  • Organizer: European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes
  • Place of Presentation: Montpellier, France(Keynote Lecture)
  • Year and Date: 2011-09-15
• [Remarks] 結晶物性工学研究室
  • URL: http://www.asem.kyushu-u.ac.jp/of/of01/page1/index.html
• [Remarks] 科学研究費補助金
  • URL: http://www.asem.kyushu-u.ac.jp/of/of01/page1/page68/page68.html