2014 Fiscal Year Annual Research Report
不純物元素およびナノスケール変調構造の制御によるチタン基超弾性合金の高性能化
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25289247
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
金 へよん 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20333841)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | マルテンサイト変態 / チタン合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ti-NbおよびTi-23Nb-2Zr-0.7Ta合金に酸素および窒素を0.3～1.8at.%添加した合金を用い、広い温度範囲で引張試験を行い、変形挙動および機械的特性の試験温度依存性における侵入型元素の役割を調査した。最大強度は酸素および窒素添加量の増加に伴い上昇したが、酸素と窒素の添加効果を比較すると、窒素の方が最大強度の上昇に有効であった。すべての合金において温度低下に伴い最大強度は単調に上昇したが、その効果は侵入型元素の量が多いほど、また酸素より窒素の方が強かった。破断歪みは酸素および窒素の添加量が少ない合金では、温度の低下に伴い増加したが、酸素の添加量が1.2at.%以上および窒素の添加量が0.6at.%以上の合金では、試験温度依存性は強く現れなかった。一方、降伏応力は複雑な試験温度依存性を示した。降伏応力の複雑な温度依存性は、ナノドメイン構造とオメガ相の形成の異なる温度依存性および組成依存性に起因することが分かった。負荷‐除荷サイクル試験結果から、酸素および窒素添加量の上昇に伴い応力ヒステリシスが低減することが分かった。TEM観察の結果より、窒素は酸素よりもα相の安定化能が高く、また熱的ω相の抑制に寄与することがわかった。XRDその場測定により、一定応力・一定温度化におけるマルテンサイト変態を調査し、マルテンサイト変態の温度依存性、時間依存性および応力依存性に及ぼす侵入型添加元素の役割を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画とおり変形挙動および機械的特性の試験温度依存性における侵入型元素の役割を調査した。微細組織及び変形挙動に及ぼす酸素および窒素の影響について系統的に調べ、その共通点と違いを明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ナノドメイン、α相、ω相が変態・変形挙動に及ぼす影響を解明する。侵入型元素の種類、添加量、熱処理条件による力学特性・超弾性特性の変化を明確化し、大きな超弾性回復歪みと高い変形応力を両立させる合金設計および組織制御指針を確立する。
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| Causes of Carryover |
低温寒剤および金属素材、熱処理用の消耗品の使用が予定より少なかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
熱処理用の消耗品、試薬、ガスの購入に使用する。
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