2017 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 |
Ti-Zr-Nb-Mo-Sn系合金の内部組織、集合組織、力学特性および変形挙動について系統的に調査した。特にTi-12Zr-6Nb-2Mo-2Sn-(O, N)合金を用い、酸素・窒素添加が再結晶集合組織の形成に及ぼす影響を調べた。酸素添加合金では、いずれの酸素濃度の合金でも圧延集合組織として{113}<471>および{332}<113>が現れたが、再結晶集合組織の形成過程は酸素濃度によって異なる傾向を示した。例えば、1173K-60sの熱処理条件で0.6O合金と1.2O合金はいずれも{001}<110>、{110}<112>、{110}<001>に高い強度を示したが、熱処理時間の増加に伴い0.6O合金は{110}<112>が強くなり、1.2O合金では{001}<110>と{110}<001>が強くなった。酸素添加量の増加に伴い最大強度は上昇したが、延性は低下した。特に1.2O合金の1173K-60s熱処理材は、最大強度が1060 MPa、ヤング率が41 GPaの優れた特性を示した。窒素添加材でも、窒素添加量によって再結晶集合組織の形成過程が異なった。0.6N合金では、主方位として{001}<110>、{110}<112>、{110}<001>が共存する再結晶集合組織を示したが、1.2N合金は強い{110}<001>再結晶集合組織を示した。また、侵入型元素の酸素と窒素を添加したTi-Nb系合金を作製し、ナノドメイン構造、オメガ相の形成、変態特性および変形挙動に及ぼす侵入型元素の影響について詳細に調査した。Ti-26Nb-(O,N)合金は、573-673Kでの時効初期段階において、最大強度の上昇とヤング率の低下が同時に発現するというユニークな傾向を示した。これらの結果は、時効によるナノスケールの組織変化とβ相内の侵入型元素の濃度に起因することが分かった。
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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
力学特性、変形挙動および集合組織の組成依存性を系統的に調査し、特性を支配する因子を明らかにした。熱処理温度、時間による集合組織の形成過程を詳細に調べ、低ヤング率化と高強度化を同時に実現できる集合組織制御法を見出した。さらに、ナノドメイン構造、オメガ相の形成、変態特性および変形挙動に及ぼす侵入型元素の影響につい新たな知見が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
再結晶集合組織の形成過程および力学特性・変形挙動の方位依存性を詳細に調査する。最終年度としてこれまでの結果をまとめ、高強度、低ヤング率、超弾性材料の合金設計指針および組織制御指針を導く。
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