2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high strength Ti alloy sintered using ubiquitous elements based on nano and atomic level microstructural design
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15K06502
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
本間 智之 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (50452082)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | チタン / 機械的性質 / ナノ組織 / 結晶粒微細化 / EBSD / TEM / 焼結 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
汎用型Ti-Fe-Zr合金焼結材の創製を目指し、パルス通電焼結法（PECS）を用いてプロセス制御を試みた。ニアネットシェイプ成形を想定したプロセスコストの削減を目的に、得られた粉末ををPECSを用いて焼結した。また、結晶粒微細化の目的でTiB2を添加することで結晶粒微細化を目指した。900℃、1hのβ化処理により均一なβ相を得、β粒の組織観察を後方散乱電子回折法により行った。しかし、予想に反し、Zr添加した合金とZrを添加していない合金で平均結晶粒径が前者で粗大化することがわかった。これはZr粉末がTiやFe粉末周囲の酸化物を還元する作用に起因すると結論づけた。この粒成長を抑制する目的で、Ti-Fe-Zr-B合金を新たに考案し、TiB系の化合物により結晶粒が4μmまで微細kすることを確認した。
640℃の時効において、過時効領域でTi-Fe-Zr-B合金の硬さの軟化が抑制され、耐熱性の向上を示唆する結果が得られている。これはZrの添加とBの添加がα相の微細化に寄与するためである。時効初期には数nmのω相の生成も確認し、640℃で1min程度で最高硬さに達する優れた時効硬化能を示す。Bの添加に関わらず、焼入まま材の圧縮の0.2%耐力は1.8GPaにも達し、極めて優れた強度を有することも明らかにした。
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