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

2021 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いながらデジタル画像相関法（DIC）を用い組成の異なる各層のひずみ状況を観察した。引張試験ではこれまでと同様引張強さ900MPa、破断伸び20%以上という良好な強度-延性バランスが得られていた。一方ひずみ状況の観察では各層においてひずみの入り方に大きな違いは見られず、両層が協調して変形している様子が観察できた。
また、Mo量が極端に異なるTi-10MoおよびTi-18Moの積層構造を作製するため、元となる板材の作製を進めるとともに、新たな積層構造の作製手法として重ね合わせ圧縮の手法（R. Ueji, T. Inoue, Acceleration of diffusional transformation in a high-carbon steel layer composed of a sandwich-like clad steel sheet, Mater. Sci. Eng. A, 764 (2019), 138217）を検討し、準備を進めた。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been 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や重ね合わせ圧縮材、またその他の組成の組み合わせについて準備を進めているが、まだ作製できていない。まずは組織観察、機械的性質の測定を行いたい。

Strategy for Future Research Activity

まずは重ね合わせ圧縮の手法を用い（R. Ueji, T. Inoue, Acceleration of diffusional transformation in a high-carbon steel layer composed of a sandwich-like clad steel sheet, Mater. Sci. Eng. A, 764 (2019), 138217）Ti-10Mo/18Mo等の積層材の作製を急ぎ、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。今年度後半には計画通り重ね合わせ圧延による大型材の作製、評価を行う。

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。