2020 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification and Formulation of Improvement Mechanism of Plastic Formability under Multi-axial Stress Conditions due to Mechanical Twinning of Metastable Beta-type Titanium Alloys
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18K03857
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
清水 一郎 岡山理科大学, 工学部, 教授 (10263625)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹元 嘉利 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (60216942)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 機械材料 / 準安定βチタン合金 / 変形双晶 / 塑性変形 / 二軸圧縮 / Ti-Mo合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は航空宇宙や医療機器での利用が期待されている準安定βチタン合金において，限定された添加元素割合で活動する{332}変形双晶に注目し，添加元素量や負荷様式に伴って変化する双晶活動が力学的特性に及ぼす影響の解明を目指して実施したものである．
2020年度は準安定Ti-10~18Moに対して，独自試験機を用いた二軸圧縮を実施し，力学的挙動のMo添加量および負荷経路依存性を調べた．また，電子顕微鏡解析やX線解析等で得た微視的組織情報と比較することにより，変形双晶が力学的特異性に及ぼす影響について検討した．加えて，双晶が転位活動に与える統計的影響を考慮したミクロ－マクロ連成型の式展開を試みた．
成果として，圧縮応力下で双晶が活動するMo添加量範囲が10～16%であること，Ti-10~12Moでは双晶に加えてマルテンサイト変態も生じること，Ti-14Moでは双晶が顕著に活動して低降伏応力と高加工硬化がもたらされること，Ti-16Moでは変形に伴う双晶領域の拡大が明瞭になること等を明らかにした．特に二軸圧縮下では活動双晶系が増す一方で双晶分率が減少する結果，加工硬化率の低下が現れること等を見出した．また，連成型式展開により，Mo添加量依存性をほぼ定式表現することが可能になった．過去の研究が引張と硬さにほぼ限定されていることも考慮すると，これらの成果は準安定βチタン合金への塑性加工適用に極めて有用な知見と位置付けられる．一方，副次的課題であるチューブフレアによる力学的性質評価は，チタン合金への適用には至っていないが，同じく変形双晶を伴うマグネシウム合金を対象としてほぼ完成させることができた．
以上のように研究はほぼ順調に進行し，目標としていた主要な成果を得るに至ったが，その公表については予定していた講演会が中止になるなど遅れが生じており，今後は蓄積した成果の公表を積極的に進める．
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