2023 Fiscal Year Annual Research Report
A novel method for overcoming the strength-ductility trade-off of titanium and titanium alloys by high-density pulsed electric current
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22K20408
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
顧 少杰 名古屋大学, 工学研究科, 特任助教 (00966830)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | マルテンサイト変態 / ヘテロ構造 / 高密度パルス電流 / 純チタンとチタン合金 / 強度と延性の向上 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和５年度には、高密度電流処理を用いて純チタン及びチタン合金の強度と延性を同時に向上させるメカニズムについて主に研究した。以下の研究実績を得た。
1. 電流処理により純チタン及びチタン合金の転位の消滅と材料延性の向上
今年度、研究代表者として、純チタンとTi-6Al-4V材料における電流処理による転位の挙動を深く研究し、チタン及びチタン合金の加工及び成形性能を改善する理解と経験を積んだ。研究により、電流処理はシンプルで便利、かつ省エネルギーの方法であることが示され、処理後の材料は優れた力学的性能を示した。関連研究成果は、「Journal of Alloys and Compounds」（2024年）と「Materials Today Communications」（2023年）に発表された。
2. 電流処理によるチタン合金のマルテンサイト相変態及び材料強化メカニズム
昨年度、X線及び背面散乱電子回折などの手法を使用して、チタン及びチタン合金のマルテンサイト相変態の過程とメカニズムについて研究した。今年度は、透過電子顕微鏡（高分解能TEMを含む）を使用して、材料の相変態メカニズムをさらに深く研究した。実験結果から、電流処理によって、条状α相、残存α相、マルテンサイトα'相、及び残存β相を含む独特の混合微細構造が形成され、化学成分の空間的不均一性が伴った。この独特の微細構造は、材料の強度と延性を同時に向上させた。さらに、電流処理中の熱効果（ジュール熱）と非熱効果（電子風力など）についても詳細な分析と研究を行った。1件の関連成果の論文が「Nature Communications」に受理され、もう1件の高水準の論文が審査中であり、さらに2件が準備中である。
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