2017 Fiscal Year Annual Research Report
bcc系Ti合金において発現する“室温時効に伴う”特異な相変態および力学特性変化
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17H03414
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
多根 正和 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80379099)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 弾性論 / 相変態 / チタン合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の非熱的および熱的ω変態理論によって説明が不可能な現象である室温時効下でのDiffuse ω構造の形成挙動の解明を目的として、研究を実施した。bcc構造の安定性とDiffuse ω構造形成との相関関係を明らかにするため、アーク溶解法により、bcc安定化元素濃度であるV濃度の異なる3組成のTi-V合金を作製した。次に、光学的浮遊帯域溶融法を用いて、作製した母合金組成の単結晶を育成した。育成した単結晶から、数mm角程度の弾性率測定用の直方体試料およびX線回折測定用試料を切り出し、bcc相単相領域からの溶体化処理を行った。溶体化処理直後の試料に対して、熱的ω相が形成せずにDiffuse ω構造の形成が期待できる室温時効下において、弾性率および内部摩擦の経時変化を測定した。その結果、室温近傍での時効下にて弾性率は増加し、弾性率の増加率はβ相の安定性に依存することが明らかとなった。また、室温時効下でのX線回折測定により、室温時効に伴ってDiffuse ω構造が形成され、その形成量はβ相の安定性に依存することが明らかとなった。マイクロメカニックスの手法(Effective-mean-field theory)を用いたモデル計算により、弾性率増加は時効に伴うDiffuse ω構造形成と相関があり、弾性率変化を指標として室温近傍でのDiffuse ω構造の形成量を定量的に議論することが可能であることが明らかとなった。また、時効に伴う内部摩擦変化に対してもβ相の安定性との相関関係を明らかにした。
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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
当初の計画通り、Ti-V合金の単結晶を育成し、その時効に伴う弾性率および内部摩擦変化を明らかにした。さらに、時効に伴うX線回折測定を実施し、時効に伴うDiffuse ω構造の形成挙動を明らかにした。加えて、マイクロメカニックスの手法に基づいたモデル計算により時効に伴う弾性率変化とDiffuse ω構造形成量を関連付けることに成功し、Diffuse ω構造の形成挙動を弾性率変化を用いて定量的に議論可能であることを示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度での成果に基づき、弾性率変化を指標として非熱的ω変態と室温近傍での時効に伴うω相形成挙動の比較を実施する。さらに、β相の安定性と非熱的ω変態およびDiffuse ω構造の形成挙動との相関関係に対して、熱力学に基づいた詳細な解析を実施する。これらの変態機構に対する解析に加えて、Diffuse ω構造形成と塑性変形挙動との相関関係の解明に対する研究も実施する。
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