2007 Fiscal Year Annual Research Report
骨代用高耐食性・耐摩耗性チタン-ジルコニウム合金の開発
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19592250
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
白石 孝信 Nagasaki University, 大学院・医歯薬学総合研究科, 准教授 (10150468)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久恒 邦博 長崎大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 教授 (20037526)
宍戸 統悦 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50125580)
三浦 永理 長崎大学, 大学院・医歯薬学総合研究科, 助教 (70315258)
藤田 剛史 長崎大学, 大学院・歯薬学総合研究科, 助教 (90432971)
詫間 康子 長崎大学, 大学院・歯薬学総合研究科, 教務職員 (60160074)
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| Keywords | チタン合金 / ジルコニウム / ビッカース硬さ / ヤング率 / ボアソン比 / 超音波伝播速度 |
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| Research Abstract |
Ti-Zr2元系は相互によく固溶する全率固溶型状態図を形成するとともに、38 at.%Zr付近で融解温度が最も低い1540℃を示す。さらに液相線と固相線の間隔が狭いため、凝固時の偏析も小規模な程度に抑えられるなど、合金作製の観点からも有利である。さらに量子化学理論によれば、TiとZrの合金化に伴ってヤング率が低下することが予測される。今年度はTiにZrを20,40,60,70,80 at.%添加したTi-Zr2元合金を作製し、ビッカース硬さを測定するとともに、超音波の縦波と横波の伝播速度の測定値から、ヤング率とポアソン比を算出した。さらに真空中にて950℃で20hの焼鈍を施したサンプルについても同様の測定を行い、諸物性値に及ぼす熱処理の影響を調べた。得られた主な結果は次の通りである。
(1)鋳造体から切り出した板状サンプルのビッカース硬さは、合金化によって著しく増加し、40〜60 at.%Zr付近の濃厚合金でブロードな極大を示し、最大値は約370VHNであった。
(2)ポアソン比も同様に合金化によって増加する傾向を示し、40〜60at.%Zr濃度で最大値約0.34を示した。
(3)ヤング率は量子合金設計法から予測される通り、合金化によって効果的に低下し、鋳造のままのサンプルでは40〜60at.%Zr付近の濃厚合金でブロードな極小を示し、最小値は約90GPaであった。
(4)950℃で20hの焼鈍がポアソン比とヤング率に及ぼす影響は極めて弱く、両物性値とも鋳造材とほとんど変わらない値であった。
(5)一方、上記の焼鈍がビッカース硬さに及ぼす影響は、純Tiと純Zrでは極めて小さかったが、Ti-Zr合金では顕著であり、40〜60at.%Zr濃度付近で最大値約280VHNを示した。
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