2009 Fiscal Year Annual Research Report
脆化相を媒介する有効析出相の微細分散組織制御法と生体用チタン合金の完全超弾性化
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20360310
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
細田 秀樹 Tokyo Institute of Technology, 精密工学研究所, 准教授 (10251620)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲邑 朋也 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教 (60361771)
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| Keywords | インテリジェント材料 / 安全・安心材料 / 組織制御 |
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| Research Abstract |
本研究は、生体有害元素を含まない新しい生体用超弾性チタン合金の形状記憶特性向上のための材料強化法の研究として、これまで脆化相として嫌われていたオメガ(ω)相を利用した異質核生成に着目し、ω相析出-有効析出相アルファ(α)相の均一な異質核生成-ω相消去、という三段階熱処理による析出強化法の確立を目指し、熱処理による形状記憶・超弾性特性の変化について研究している。本年度は、前年度に引き続き、等温変態挙動と析出挙動を調べ、また、多段階熱処理も行い、超弾性・機械的性質を調べた。特にTiMoAl合金とTiCrSn合金を用いて研究を行うこととした。それぞれの合金の格子変形歪みはTiNb系のそれより大きく、ω相による脆化が顕著であり、かつ強度が大きいことから、内部組織と機械的性質の関係の解明に適当であると考えた。その結果、Ti-6mol%Mo-8mol%Al合金では、623Kの低温時効によりω相による強化が始まること、時効温度773Kではω相生成による極端な脆化が確認できること、1023Kではα相の不連続析出が起こるため強化するが形状記憶特性は劣化することを明らかにした。さらに、これらを基に多段階熱処理を行った。その結果、623K-773K-1023Kの三段階熱処理ではω相消失が不十分であり、強化するが脆化も残存していることがわかった。それを踏まえ、773K-1023K-1123Kという三段階熱処理を行うと、降伏応力で800MPa近い大きな強化と、変形後の加熱による逆変態により完全な形状回復が見られることが明らかとなった。現在、その内部組織観察を行っており、機械的性質と熱処理-組織との関係の解明を研究している。また、TiCrSn系に3mol%の3d遷移金属元素添加を行い、生成相に及ぼす添加元素の影響についても明らかにした。
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