2023 Fiscal Year Annual Research Report
超温度場3DPによる超準安定βチタン合金の創出と基礎物性解明による機能性の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Creation of Materials by Super Thermal Field: Neo-3D printing by Manipulating Atomic Arrangement through Giant Potential Gradient |
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| Project/Area Number |
22H05276
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田原 正樹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80610146)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Keywords | 超温度場 / 金属3Dプリンティング / チタン合金 / 形状記憶合金 / 超弾性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超温度場3DPを用いて従来法では実現できなかった超準安定β相（super-metastable β phase）を有する新規β型チタン合金の創出を目指す。従来法では析出物が生成するなどして過飽和β相を得ることが不可能であった合金組成においても、超温度場を用いることでβ相を室温で凍結できると考えた。このようにして作製したβ相は極めて安定性が低い（＝不安定）はずである。準安定β相を利用した様々な機能性はβ相の安定性が低いほど良好な特性を発現することがわかっている。そこで本研究では，従来のチタン合金の常識を超える機能特性（超微細α/βラメラ組織と高温形状回復現象，超低弾性率化，巨大超弾性回復歪み）の発現を超温度場3DPにより目指すこととした。具体的には、準安定チタン合金として既に従来法で研究の実績があるTi-Cr-Sn合金をターゲットとし、β相安定化元素であるCrをなるべく少なく、α安定化元素であるSnをなるべく多くした合金組成において、β相の凍結（CrとSnの強制固溶）を試みた。
本年度は、昨年度のまでの成果をもとに、室温付近で超弾性を発現しうる組成の造形体の作製を試みた。昨年度の研究より、CrとSnの組成は仕込み値からずれることがわかっており、本年度はそのずれを見込んで原料純金属粉末の混合比率を変化させた。その結果、造形体の組成を上述の目標通りに制御することに成功した。造形体の内部にはTi3Snなどの金属間化合物やω相などの析出物は存在せず、結晶方位も既報のとおりに制御可能であった。さらに、室温にて力学試験を行った結果、目的通りに、造形まま材において超弾性を発現させることができた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] L-PBFによって作製したTi-Cr-Sn合金の内部組織と超弾性特性2024
Author(s)
Cheng Chen, 田原正樹, 金奕霖, 野平直希, 海瀨晃, CHIU, 小笹良輔, 石本卓也, 小泉雄一郎, 中野貴由, 細田秀樹
Organizer
2024年日本金属学会春期講演大会
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[Presentation] Microstructure and mechanical properties of metastable β-type Ti-Cr-Sn alloys fabricated by laser powder bed fusion with pure metal mixed powders2023
Author(s)
Masaki Tahara, Yilin Jin, Cheng Chen, Naoki Nohira, Akira Umise, Wan-Ting Chiu, Ryosuke Ozasa, Takuya Ishimoto, Yuichiro Koizumi, Takayoshi Nakano, Hideki Hosoda
Organizer
Creation of Materials by Super-Thermal Field 2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] 積層造形法によって作製したTi-Cr-Sn合金の内部組織と力学特性2023
Author(s)
田原正樹, 金奕霖, CHENG CHEN, 野平直希, 海瀨晃, Wan-Ting Chiu, 小笹良輔, 石本卓也, 小泉雄一郎, 中野貴由, 細田秀樹.
Organizer
2023年日本金属学会秋期講演大会
