2016 Fiscal Year Annual Research Report
低温・高速超塑性を実現する航空機チタン合金のヘテロ組織制御による新しい指導原理
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16H04537
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| Research Institution | Kagawa University |
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Principal Investigator |
松本 洋明 香川大学, 工学部, 准教授 (40372312)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 構造・機能材料 / チタン合金 / 組織制御 / 超塑性変形 / ヘテロ組織形成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①微細ヘテロ組織を有すTi-6Al-4V合金板材の製造・プロセス設計と高温変形特性：マルテンサイト組織を出発組織として，750℃にて圧下率を制御する事で微細粒等軸域と伸長粒域の分率の制御が可能である事を示した(プロセス設計)。これらの試料に対し，高温変形特性(700℃)を体系的に評価し、等軸微細粒域の増加により，延性は増加し，ひずみ速度感受性指数(m)も線形的に増加する傾向にある事が分かった。一方で等軸粒の割合は65％のヘテロ組織形態を有す39%(圧延率)HR材にて最も良好な伸び値(約590％)を示す事が分かり，最適なヘテロ組織形成により超塑性特性が改善される事が明らかとなった。組織形態に依存し塑性流動特性も変化し，伸長粒域の増加に伴い，変形初期にて動的再結晶型の挙動を示し，伸長粒域では動的再結晶が優勢的となり応力緩和に寄与する事が分かった。この結果より，最適なヘテロ組織形成により超塑性特性が改善される事が分かった。
②(α+α’)duplex組織を有すTi-6Al-4V合金の高温変形特性：準安定状態および不均質組織の高温変形特性(700℃，800℃，900℃)に及ぼす影響について、評価した。この結果，平衡α相とα’マルテンサイト相では高温変形機構および変形下での緩和機構が異なり，同じ試験温度でも変形速度に依存して，巨大伸び(優れた高温延性)を発現する条件が変化する事が明らかとなった。
③マルテンサイト組織を出発組織として圧延製造された超微細粒形態を呈すTi-6Al-2Sn-4Zr-2Mo(Ti-6242)合金の超塑性変形特性：Ti-6Al-4V合金で得られたヘテロ組織設計のコンセプトをTi-6242合金に展開し，マルテンサイト組織を出発組織として熱間圧延(850℃)を施す事で1μm未満(平均径：0.8μm)の超微細粒組織が形成され，優れた超塑性特性を示す事が分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
28年度はTi-6Al-4V合金におけるヘテロ組織のプロセス設計とその高温変形特性(700℃)に及ぼす影響，および準安定組織の変形特性に及ぼす影響を体系的に明らかとした。これより，粒界すべりをより活性化させるために，いかに応力緩和機構を発現させるかが鍵であり，伸長粒域の分率を最適にすることで動的再結晶による応力緩和機構を最適に発現させる事が重要である事を示した。他のTi合金(Ti-6242合金)にもそのコンセプトを展開し，実際の実験にて超塑性特性が改善される事を示した。29年度以降はこれらの結果をベースとし，より基礎的に変形機構の解明と超塑性構成モデルの構築を行い，ヘテロ組織の特異性を明らかとする。以上より，概ね研究は順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
微細ヘテロ組織を有すTi合金の基礎的な高温変形機構の解明，準安定状態(マルテンサイト組織)の変形特性に及ぼす影響の定量的評価，および得られた特性をベースとした統合型超塑性構成モデルの構築・有限要素シミュレーションの実施を行う(29年度は変形機構を詳細な組織評価・解析から明らかとするとともに，超塑性構成モデルの構築・修正・最適化を行う)。これにより，実験および理論の両面からTi合金におけるヘテロ組織の高温変形の特異性を明らかとし，超塑性特性を高度化する組織設計の基礎原理を明らかとする。
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Research Products
(3 results)
