2017 Fiscal Year Annual Research Report
Strengthening mechanism of pure titanium via powder metallurgy hot extruded process
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15K06503
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
梅田 純子 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (50345162)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| Keywords | 水素化チタン / 純チタン / 集合組識 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
既存のチタン材において，その高強度化には必須とされるレアメタルや希少金属を一切含まず，高強度化を達成するといった新奇な完全レアメタルフリー純Ti焼結材の創製を目指し，本年度はβ相安定化元素である鉄Feに着目し，微量Fe含有JIS-純Ti材を対象に，相変態を伴う熱間塑性加工温度の適正化により相変態過程で形成される特異な集合組織の制御とそれによる高強度化を検証した．具体的には，Ti-Fe混合粉末から作製した焼結押出材について，常温での引張試験を行った結果，0.2%耐力値が1000MPaを超え，純Ti材の２倍以上の高強度を発現した．同時に破断伸び値は20%以上を示し，十分な延性を有することを確認した．本焼結押出材に対してSEM-EBSDによる結晶配向性を解析した結果， Fe含有量の増加に伴い，β相の生成とその面積比の増大が確認でき，素地を構成するα相におけるTi結晶粒の微細化も併せて進行することを確認した．この要因として，Fe添加量の増加に伴いβ→α相変態温度が低下することで押出加工温度である1273Kにおいて，結晶構造が異なるα相とβ相の二つの領域が形成され，この状態で押出加工が施されることでα相とβ相がその方向と平行に配列し，互いの結晶粒の成長を抑制した．そして，Fe固溶量が増加することでβ相比率が増大し，相変態後のα相の生成がさらに抑制されてα-Ti微細結晶粒組識の形成が促進したと考えられる．昨年度までに水素がβ相安定化因子としてβ→α相変態における特異な集合組織の形成により微量水素含有Ti焼結材の高強度化を達成したが，水素と同様にβ相安定化元素であるFeについても相変態を伴う熱間塑性加工によって<0001>α結晶配向の形成とそれによる高強度化を実証した．これによって本研究で提案する「β相安定化元素を含む純Ti材を対象とした集合組織制御と高強度化機構」の普遍性を実証できた．
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