2014 Fiscal Year Research-status Report
高温・室温強度に優れるアルミナ粒子分散Ti-Al/チタン複合調和組織材料の開発
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26420729
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
藤原 弘 同志社大学, 理工学部, 准教授 (80320117)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 微細組織制御 / 機械的特性改善 / 粉末冶金技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ti-Al合金の室温～高温における機械的特性を改善するために，複合調和組織制御および燃焼反応プロセスを利用し，アルミナ分散TiAl合金/と純チタンによる複合調和組織材料を作製し，その機械的特性を評価した。
純アルミ粉末とチタニア粉末を混合しメカニカルミリング処理を施すことで混合粉末作製後に熱処理を施すことにより，燃焼反応が起き，アルミナ粒子分散TiAl粉末を作製することができる．そして，このアルミナ分散TiAl粉末と純チタン粉末と混合し，再びメカニカルミリング処理を施すことにより，純チタンの外殻部にアルミナ分散TiAl粉末がコーティングされた複合化粉末を作製することができ，さらに放電プラズマ焼結することにより，本研究の目的の一つであるアルミナ粒子分散Ti-Al/チタン複合調和組織材料を作製することができる．
ビッカース硬さ試験により，アルミナ粒子分散Ti-Al/チタン複合調和組織材料の硬さは従来のTi-Al合金/純Ti複合調和組織材料よりも大きく増加しており，組織全域の硬さも改善され，580 HVとなった．
高温環境下におけるビッカース硬さ試験より，本研究で作製した複合調和組織材料は873 K以上の環境下では硬さが著しく低下することが明らかとなった．これは高温では小型の圧子のためネットワーク領域による塑性変形抑制効果が十分に働かなかったためであると考えられる．次年度は，より低温かつ大荷重で焼結することができるように超硬型による放電プラズマ焼結を試み，高温環境下においても高い硬さを期待できる複合調和組織材料を作製する予定である．また，ビッカース圧子の押し込みにより発生したクラックの進展をネットワーク領域が抑制していることから，本研究で作製した複合調和組織材料は高温環境下で強度と延性を両立することが示唆される．
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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
十分な機械的特性を未だ示さないが、複合調和組織制御と燃焼反応プロセスを利用したアルミナ分散Ti-Al／純チタン複合調和組織材料の作製に成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
アルミナ分散Ti-Al／純チタン複合調和組織材料の作製において、複合化粉末の時点では期待通りの強度を有する材料作製が可能である。しかしながら，高温で焼結することで拡散が進行し、焼結体では期待通りの機械的特性を示さない。これは焼結温度が高すぎることが原因であるが、焼結温度を下げると密度が十分ではなくやはり機械的特性は劣る。そこで、今後は高圧に耐えうる超硬型を導入し、低温かつ高圧での焼結体の作製を試みる予定である。
以上のように、問題点はおおむね明らかであるので、アルミナ分散Ti-Al／純チタン複合調和組織材料創製プロセスの改善を行い、それらの材料の室温および高温の機械的特性評価を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究に関連する学会における発表や情報収集のための旅費においては、近隣の地域で開催される学会等が多く、また他研究予算よりの支出のために、次年度使用額分が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度研究費の使用計画においては、アルミナ分散Ti-Al/純チタン複合調和組織材料作製に必要なメカニカルミリング装置や放電プラズマ焼結装置などの消耗品（超硬ダイスなど）、電子顕微鏡観察用試料作製装置および学会発表等に必要な旅費、そして論文投稿にかかる費用等に用いる予定である。
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