2020 Fiscal Year Annual Research Report
高圧相の自由エネルギー・機械的安定性に基づく新規組織制御手法の確立
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19K15322
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
足立 望 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00758724)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 高圧相 / 純Ti / 巨大ひずみ加工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多くの金属元素が呈する高圧相は，その結晶構造から優れた特性が予想されるが，常温・常圧下で存在し得ないために実用化に至っていない。申請者は，これまでの研究により純Tiおよび純Zrにおいて，高圧下でせん断加工を加えることで，高圧相を常温常圧下において安定化させることに成功しており，高圧相を組織制御に有効利用した新規な材料の創製の実現が期待される。
本研究課題では，高圧下せん断加工による高圧相の安定化挙動を詳細に理解するために，高圧相及ぼす加工因子（圧力およびせん断ひずみ量）の影響を調査した。さらに，新規材料開発を想定し，添加元素が高圧相の安定下挙動に及ぼす影響を調査するとともに，形成した高圧相の安定度を熱分析等を用いて系統的に調査した。
本研究で用いた試料は，第IV属元素であるTiおよびZrを用いた。これらの金属は，2種の高圧相を有しており，2~3GPaの圧力で常圧相であるアルファ相から、高圧オメガ相へ相変態し，さらなる加圧により高圧オメガ相は高圧ベータ相へ相変態する。
高圧下せん断加工により高圧オメガ相、高圧ベータ相両者の安定化が認められた。高圧オメガ相の安定化には，加工圧力が，高圧オメガ相への相変態圧力以上である必要があることが分かった。これは，圧力負荷により，高圧オメガ相へ相変態した状態でせん断ひずみを導入することが安定化に重要であることを示している。一方，高圧ベータ相の安定化については，相変態圧力以下でも生じていた。高圧ベータ相の結晶方位や，オメガ相・ベータ相間の結晶方位関係の解析から，加工時のせん断方向は，オメガ相のからベータ相への相変態を促進する可能性が示唆された。
純Tiにおける高圧オメガ相の安定度は，微量な添加元素により制御可能であることが，熱分析による相変態の活性化エネルギーの評価から示唆された。
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