2016 Fiscal Year Annual Research Report
チタン合金のマルチスケール組織の解明と実用材料開発
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26249104
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
宮崎 修一 筑波大学, 数理物質系, 特命教授 (50133038)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金 へよん 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20333841)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超弾性 / 生体材料 / チタン合金 / 集合組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度はTi-Zr-Nb-(Mo, Sn)合金、Ti-Zr-Nb-Mo-Sn-(O,N)合金およびTi-Nb-Fe合金を対象にし、内部組織、集合組織、変態特性および変形挙動に及ぼす各添加元素の影響を調査した。各組成の合金インゴットをアーク溶解で作製し、均質化処理を施した。その後種々の加工熱処理を施し特性評価を行った。特にTi-12Zr-(5-7)Nb-2Mo-2Sn合金を用い、Nb濃度および酸素・窒素添加が相安定性、内部組織、集合組織および力学特性に及ぼす各添加元素の影響を調べた。酸素および窒素はマルテンサイト変態を阻害する同時に強度の上昇に非常に有効であった。また形状記憶効果を示すTi-Zr-Nb-(Mo, Sn)合金に酸素および窒素を添加すると、変形挙動が非線形的な弾性変形に変化し、ヤング率が減少する特異な現象が現れた。98.5%の冷間圧延を施したTi-12Zr-(5-7)Nb-2Mo-2Sn-(0-1.5)O合金の場合、加工集合組織はNb濃度および酸素濃度の増加に伴い、主成分が{113}<471>からγファイバー{111}<121>に変化した。再結晶集合組織は、Nb濃度および酸素濃度の増加に伴い、{001}<110>から{110}<001>、{112}<131>、{110}<112>に変化した。また圧延率の変化によっても集合組織の成分や強度が変化した。例えば、(Ti-12Zr-6Nb-2Mo-2Sn)-1.2Nでは、圧延率の増加により加工集合組織が、γファイバーから{113}<471>に変化した。また再結晶集合組織も圧延率が高いほど強く発達した。加工集合組織として{113}<471>が現れる合金では、再結晶集合組織として{110}<001>が強く発達する傾向を示した。組成の制御および再結晶集合組織の最適化により、低ヤング率化と高強度化を同時に実現できることを見出した。
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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
変態・変形特性と集合組織の形成に及ぼす合金組成および加工率の影響について系統的に調査した。その結果、変形挙動に及ぼす侵入型添加の効果および集合組織の影響を明らかにし、低ヤング率化と高強度化を同時に実現できる新たなメカニズムを見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
集合組織および変形機構に及ぼす添加元素の影響を明確化し、低ヤング率および超弾性を発現する最適な組成範囲を導く。再結晶集合組織の形成過程を詳細に調査し、その制御法を明らかにする。
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