Design of novel Ti alloy with FCC phase by using first-principles calculation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22470
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0401:Materials engineering, chemical engineering, and related fields
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: Kawano Shoya 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (60878429)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2023-03-31
• Keywords: 第一原理計算 / チタン / 合金 / 添加元素 / シミュレーション / 積層構造

Outline of Final Research Achievements

This study investigated the potential formation of long-period stacking ordered (LPSO) structures in titanium alloys. Using first-principles calculations, the crystal structure parameters and energy changes induced by additional elements in titanium alloys were calculated. The results demonstrated that Si, Ge, Cu, Y, Pd, and Ag affected the formation of LPSO structures. It was revealed that by selectively enriching these elements in specific layers of the hexagonal close-packed (HCP) structure in titanium alloys, the formation of LPSO structures becomes possible. This investigation into the formation of LPSO structures in titanium alloys provides valuable insights for the design and synthesis of novel titanium alloys.

Free Research Field

材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

チタン合金は航空、医療、自動車産業などで広く使用されており、その強度と耐熱性をさらに向上させることは、材料科学の進歩とさまざまな産業への応用にとって重要です。本研究により、適切な添加元素を用いることで長周期積層構造の形成が可能であることが示されました。長周期積層構造の形成はマグネシウム合金の性能を向上させる要因になっています。それがチタン合金で形成すると、既存の材料よりも高性能になることが期待されます。材料の軽量化やエネルギー効率の向上など、チタン合金の性能向上は社会的な持続可能性に寄与します。