2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of elastically-deployable, monolithic-sheet structure using superplasticity given to superplastic titanium alloy
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19H02485
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
佐藤 英一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (40178710)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 伸介 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (20353419)
戸部 裕史 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (40743886)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 超弾性 / 形状記憶 / チタン合金 / 展開構造 / 薄板構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、Ti-4.5Al-3V-2Fe-2Mo合金(SP-700)は、適切な熱処理を施すことにより超弾性特性を示すことができ、これを上段ロケットノズルの折り畳み展開構造に適用することを目的としている。本年度の成果は以下の通りである。
(1) 熱処理前にマルテンサイト相で圧延加工を施すことで、板面内に等方的な超弾性の得られる{001}<110>集合組織が得られることがわかった。この集合組織変化には、「圧延前の結晶方位(集合組織)」および「マルテンサイト相の双晶変形による結晶回転(回転量は圧下率に依存)」が大きく影響している。
(2) キックモータに適用する場合の実機大の超弾性展開 ノズルの模型試作を、2018年度に引き続き、再度行った。2018年度の試作では、溶接の段階で溶接部に2か所穴が開いてしまい, 展開後この周辺に残留ひずみが一部観察されたが、今年度の試作では、健全なノズルモデルを試作することができた。これは、溶体化状態で板材の研削を行ってから、ひずみが入らないように拘束した状態で熱処理を行うという、プロセスの改良により実現したものである。
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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
本年度までの研究で、当初の研究項目の、1.超弾性付与熱処理、2.超塑性成形による集合組織の弱化およびその後の超弾性特性、3.超弾性展開 ノズルの模型試作 については完了することができた。本研究成果を、開発中の科学衛星DESTINY+のキックモータに適用する検討も行っており、「死の谷」を越えるための方策を進めつつある。昨年度の実績報告書に記載をしそびれたが、下記の国際特許も取得した。
WO2019/138788 A1 展開構造物およびその展開 竹内伸介、戸部裕史、佐藤英一
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までの研究で、当初の研究項目の、1.超弾性付与熱処理、2.超塑性成形による集合組織の弱化およびその後の超弾性特性、3.超弾性展開 ノズルの模型試作 については完了し、来年度は、3.大型展開モデルの展開試験を昨年度に引き続き継続実施する。
3-1. 折りたたみ展開試験(佐藤・戸部・竹内) 製作したモデルの折りたたみ・展開試験を実施する。その際、画像計測による形状測定を行い、 次項目に解析と定量的な比較検討する。
3-2. 展開プロセスにおける変態・変形解析(竹内・佐藤) 変態による非弾性変形を取り入れた折りたたみ展開プロセスの数値解析を行い、前項 の折りたたみ展開試験結果を定量的に評価する。局所的に ひずみの大きな箇所の変態挙動を、実際の組織と照らし合わせる。
3-3. この先への発展の予備調査として、直径を減ずる「展開」ではなく、長さを減ずる「進展」の折り畳み方を検討し、それに必用な超弾静 歪みの出現のための熱処理の検討を行う。
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Research Products
(2 results)
