2017 Fiscal Year Research-status Report
Phase decomposition controlled by nano-plastic deformation and their functionalization based on chemical process in lamellar Ti-Al alloy
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17K17609
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
魏 代修 東北大学, 金属材料研究所, 特任助教 (20785810)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 層状Ti-Al合金 / 微細塑性加工 / 組織制御 / 選択腐食 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、ナノ塑性加工、相分離制御、化学プロセスを融合した新規プロセスの創成に注目し、Al過飽和α2-Ti3Al 単結晶に対して、超微細塑性加工によるγ-TiAl相の析出サイト制御を行い、高度に制御されたラメラ組織の作製が成功した。そのTiAl相の選択溶解により、超高アスペクト比光波長サイズ周期格子構造を作製することが期待される。具体的には、アーク溶解と光学式浮遊帯域溶融法の組合わせによりTi-40 at.% Al単結晶を育成し、α-Ti固溶体単相となる1473 Kにて溶体化後に氷水中に焼き入れAl過飽和のα2-Ti3Al単結晶を得た。その単結晶から板状結晶を切り出し、単結晶表面に超微細塑性加工装置を用いて、ダイヤモンド刃で転位帯を導入した。Al過飽和のα2-Ti3Al単結晶に対し、ダイヤモンド刃で四つの方位から導入した転位組織を透過電子顕微鏡による観察し、分子動力学シミュレーションを行い、ナノスケールの塑性変形及び転位の伝播を明らかにした。また、一定間隔を保つ光波長サイズの平行度の高い底面転位帯を形成した。さらにこの転位帯はその後の二相化時効熱処理でTiAl相の優先核生成サイトとなり、個々のTiAl相の析出位置を制御することができた。集束イオンビームにより変形溝の断面観察用薄片を作製し、焼鈍前の転位組織と焼鈍後のラメラ組織を透過電子顕微鏡で観察し、原理を解明した。電解腐食によりTiAl相を選択的に溶解し、光波長サイズ周期格子構造を作製した。得られる構造をインプリントモールドとして用いて、超高アスペクト比周期構造を高分子材料で作製することが期待される。
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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
本年度は予定通り進んでいた。具体的には、Al過飽和Ti-40at.%Al単結晶に対して、超微細塑性加工によるγ-TiAl相の析出サイト制御を行い、高度に制御されたラメラ組織を作製した。また、そのTiAl相の選択溶解により、超高アスペクト比光波長サイズ周期格子構造を作製することができた。それを高分子材料に構造転写し、超高アスペクト比を持つ光学デバイスの作製も進んでいた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の今後の推進方策としては、制御されたナノラメラ組織からTiAl相を除去した後、脱成分により階層的ナノラメラ多孔体の酸化チタンを作製し、高機能化光触媒としての特性を評価する。その作製過程における脱成分の機構を理解し、表面積最大化を追求する。更に、得られた酸化チタン多孔体の表面への白金蒸着による光触媒機能を向上する。
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