電気化学的手法による高強度金属間化合物の室温高延性発現

• Project/Area Number: 13750673
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Material processing/treatments
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 春名 匠 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70243186)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2002: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2001: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: Ti-6Al-4V / 環境脆化 / pH / 電位 / 水素化物 / 固溶水素 / 酸化皮膜 / TiAl

Research Abstract

平成13年度は,金属間化合物TiAlの電気化学的手法による室温高延性発現挙動を検討し,Tiの電位-pH図上において,(1)酸化物が安定な電位域では環境脆化が認められず,真空中と同様の室温高延性を発現すること,(2)イオンが安定な電位領域では水素の侵入による著しい環境脆化が認められること(3)水素化物が安定な電位領域では非常に薄く緻密な水素化物の形成により環境脆化感受性が(2)の場合に比べて減少することを明らかにした.平成14年度は他の高強度Ti合金であるTi-6Al-4vに同様の手法を適用し,Ti合金としての室温高延性発現に関する電位-pH領域の明確化を目指した.その結果,溶液のpHが3以上の場合にはTiAlに認められた環境脆化が認められず,高延性を発現した.しかしながら,pH1の場合には極めて明確な環境脆化が生じ,延性が低下する電位域が存在した.すなわちTiの電位-pH図上で(1)酸化物安定電位域である-500mV以上では空気中と同様の延性を示し,(2)Tiイオン安定電位域である-500mVから-1500mVでは亀裂を伴う延性の減少が認められ,破断試料のXRD解析により水素化物が検出された.また,(3)水素化物安定領域である-1500mV以下では延性が(1)の条件のものと同値になるまで回復し,水素化物も検出されなかった.したがって,高強度Ti-6Al-4Vも金属間化合物TiAlと同様の機構により環境脆化が発現すると推察される.また,Ti-6Al-4Vの方がより低pHにおいて顕著な環境脆化を発現することから,Ti合金中のAl濃度が減少するほど,環境脆化が防止されることが示唆される.最後に,Ti合金の室温高延性発現のためには,水溶液中において酸化物安定領域に環境条件を設定することが重要であることを提案する.

Research Products

• [Publications] 春名 匠, 柴田俊夫: "Ti合金の環境脆化における水素の役割"日本鉄鋼協会材料と組織特性部会シンポジウム「構造材料の環境脆化における水素の機能に関する研究-4」資料. 1-10 (2002)
• [Publications] T.Sundararajan, T.Haruna 他: "Environment Assisted Cracking of TiAl -Thermodynamics and Electrochemical Considerations"Proc. of 1st Inter. Conf. on Advanced Structural Steels, Tsukuba, Japan. 267-268 (2002)
• [Publications] T.Haruna 他: "Environment-Assisted Cracking of Gamma Titanium Aluminide in Aqueous Sulfate Solutions"Materials Science and Engineering. A329-331. 745-749 (2002)
• [Publications] T.Haruna 他: "Contribution of Hydride to Environment-Assisted Cracking of Titanium Aluminide in Aqueous Solutions"Proc.of 15th Inter.Corr.Cong., Granada, Spain. (CD-ROM). No.493 (2002)
• [Publications] T.Haruna 他: "Effect of Strain Rate on Environment-Assisted Cracking of TiAl in Aqueous Solution"Inter.Conf.Combining Hydrogen Effects on Material Behavior and Corrosion Deformation Interactions. (印刷中). (2002)
• [Publications] 春名 匠, 浜崎雅也, 藤本慎司: "生体材料用Ti合金の応力腐食特性"第131回日本金属学会秋期講演大会概要集. 108 (2002)
• [Publications] T.Sundararajan, T.Haruna 他: "Contribution of Surface Reaction to Environment-Assisted Cracking of TiAl in Aqueous Solution"Proc. of 2nd Inter. Conf. on Environment Sensitive cracking and Corrosion Damage. 227-232 (2001)
• [Publications] T.Sundararajan, T.Haruna 他: "Effect of Surface Conditions on the Environment-Assisted Cracking Behaviour or TiAl"材料と環境2001講演概要集. 137-140 (2001)