Production of artificially segregation structure and property enhancement in beta titanium alloys

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05160
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 江村 聡 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (00354184)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ヘテロ構造 / 重ね合わせ圧延 / 変形機構 / 第2相析出

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的はβ型チタン合金において、重ね合わせ圧延によって合金元素の不均一分布（偏析）によるヘテロ構造を人工的に創製し、強度－靭性バランス等の機械的性質の向上を図ることにある。特にMo量が極端に異なるTi-Mo2元系ヘテロ構造や拡散が早く偏析構造の付与が難しいAl添加合金のヘテロ構造を造り込み、変形機構の混在や第2相の析出状態を局所的に大きく変化させることを試みる。
本年度は主に以下のような成果が得られた。
重ね合わせ圧延により作製したTi-10Mo-1Fe／Ti-10Mo-3Fe積層材（各層の幅が300μｍ）について席双方向が板面に垂直な形状の引張試験片を作製し、室温で引張試験を行った結果、引張強さ約900MPa、破断伸び約30%という高い強度-延性バランスが得られた。この値は以前報告した（Min et.al, Scripta Materialia, 102(2015), 79-82）席双方向が板面に平行な試験片の室温引張試験結果とほぼ同等の値であり、積層構造がその方向によらず強度－延性バランスを向上させることを示唆する結果である。変形後の試験片表面にはβ相安定度の低いTi-10Mo-1Feの層に変形双晶による表面起伏が、β相安定度の高いTi-10Mo-3Feの層に転位すべりによるトレースが観察され、変形機構の混在が実現されている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

Ti-1OMo（変形誘起マルテンサイト）合金とTi-18Mo（転位すべり）合金の重ね合わせ圧延材について準備を進めているが、まだ作製できていない。早急に作製し、組織観察、機械的性質の測定を行いたい。

Strategy for Future Research Activity

今年度はTi-10Mo/18Mo積層材の作製を急ぎ行い、計画通りSEM、EBSD、EDS等を用いた組織観察や組成分布の測定、硬さ試験や引張試験等による機械的性質の測定を進める。合わせてAl量が局所的に異なるヘテロ構造の作製にも着手する。

Causes of Carryover

Ti-10Mo/18Mo積層材の作製および評価に予定していた支出を行わなかったために次年度使用額が生じた。今年度同積層材を作製することで使用予定である。