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4次元組織解析によるβ型Ti合金の変形挙動解明とそれに基づく新合金設計法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16K06771
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関大阪大学

研究代表者

趙 研  大阪大学, 工学研究科, 助教 (00633661)

研究協力者 安田 弘行  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードβ型チタン合金 / 力学特性 / 変形機構 / 双晶変形 / α"マルテンサイト / 合金設計 / チタン合金 / 変形挙動 / マルテンサイト / 中性子回折 / 強度-延性両立 / 準安定β型チタン合金 / 引張特性 / 高強度・高延性化 / 単結晶 / CRSS / 疲労特性 / 延性改善 / 塑性変形挙動 / その場解析
研究成果の概要

βチタン合金特有の変形機構である{332}<113>双晶変形は、本合金の力学特性向上に有効であることが知られているが、その発現機構や発現条件などは不明である。
本研究では、{332}<113>双晶変形の前駆体が応力誘起α"マルテンサイト相であることを初めて実験的に示した。また、この成果を応用した新しいβ型チタン合金の設計法を提案することで、合金の塑性変形機構を制御することに成功た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、{332}<113>変形双晶の前駆現象については、モデル実験や結晶学に基づいた理論計算などが行われてきたものの、直接的な実験手法により詳細を解明した例はない。これに対して、本研究では、その場中性子回折実験を行うことで、応力誘起α"マルテンサイト相がその前駆体となることを初めて実験的に明らかにした。この成果は、学術的に極めて意義が大きい。
また、本研究の成果に基づいて提案した塑性変形機構制御を可能にする新しい合金設計法を利用することで、これまでにはない、極めて優れた強度-延性バランスおよび疲労特性を示す合金の実現が可能となる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Effects of {332}<113> deformation twinning on fatigue behavior of Ti-Mn system alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Ken Cho, Kohei Yuki, Hiroki Kobata, Mitsuo Niinomi, Hiroyuki Y. Yasuda
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 印刷中

    • NAID

      130007695403

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Mo Addition on Deformation Behavior of Metastable Beta-Type Ti-Mn Single Crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Morioka Ryota、Cho Ken、Yasuda Hiroyuki Y.
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 941 ページ: 1360-1365

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.941.1360

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] {332}<113>変形双晶導入による低コスト準安定β型チタン合金の強度-延性バランス改善2018

    • 著者名/発表者名
      趙 研, 新家光雄, 安田弘行
    • 雑誌名

      チタン

      巻: 66 ページ: 274-277

    • NAID

      40021716168

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Deformation-induced ω-phase transformation in a β-type titanium alloy during tensile deformation2017

    • 著者名/発表者名
      Huihong Liu, MitsuoNiinomi, Masaaki Nakai, Ken Cho, Hidetoshi Fujii
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 130 ページ: 27-31

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2016.10.036

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Mo Addition on the Mechanical Properties and Microstructures of Ti-Mn Alloys Fabricated by Metal Injection Molding for Biomedical Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Pedro Fernandes Santos, Mitsuo Niinomi, Ken Cho, Huihong Liu, Masaaki Nakai, Takayuki Narushima, Kyosuke Ueda, Yoshinori Itoh
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 58 号: 2 ページ: 271-279

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2016286

    • NAID

      130005297181

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of microstructure, mechanical and corrosion properties of biomedical Ti-Mn alloys by Mo addition2016

    • 著者名/発表者名
      P.F. Santos, M. Niinomi, H. Liu, K. Cho, M. Nakai, A. Trenggono, S. Champagne, H. Hermawan, T. Narushima
    • 雑誌名

      Materials & Design

      巻: 110 ページ: 414-424

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2016.07.115

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fabrication of low-cost beta-type Ti-Mn alloys for biomedical applications by metal injection molding process and their mechanical properties2016

    • 著者名/発表者名
      P.F. Santos, M. Niinomi, H.H. Liu, K. Cho, M. Nakai, Y. Itoh, T. Narushima, M. Ikeda
    • 雑誌名

      Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials

      巻: 59 ページ: 497-507

    • DOI

      10.1016/j.jmbbm.2016.02.035

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement in mechanical strength of low-cost beta-type Ti-Mn alloys fabricated by metal injection molding through cold rolling2016

    • 著者名/発表者名
      K. Cho, M. Niinomi, M. Nakai, H.H. Liu, P.F. Santos, Y. Itoh, M. Ikeda, M. abdel-hady Gepreel, T. Narushima
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 664 ページ: 272-283

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2015.12.200

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] {332}<113>双晶変形に着目した準安定β 型チタン合金の高強度-高延性化と変形機構解明2019

    • 著者名/発表者名
      趙 研、新家光雄、安田弘行
    • 学会等名
      (一社)日本鉄鋼協会  平成30年度チタンフォーラム第1回研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Influences of Mo addition on mechanical properties and deformation behavior of β-type Ti alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Ken Cho, Ryota Morioka, Hiroyuki Y. Yasuda
    • 学会等名
      The 14th World Conference on Titanium (Ti-2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 単結晶を用いた準安定β型チタン合金における{332}<113>双晶変形挙動の解明2019

    • 著者名/発表者名
      趙 研、森岡亮太、安田弘行
    • 学会等名
      軽金属学会 第136回春期大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 準安定β型Ti-Mn合金における {332}<113>変形双晶の形成に及ぼす Mo添加の影響2018

    • 著者名/発表者名
      森岡亮太、趙 研、安田 弘行
    • 学会等名
      日本金属学会 2018年秋期(第163回)講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] β型Ti-Mn合金の変形挙動に Mo添加が及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      趙 研、森岡亮太、安田弘行
    • 学会等名
      軽金属学会 第134回春期大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 組織制御および変形挙動制御に着目した 構造用チタン系合金の力学特性改善2018

    • 著者名/発表者名
      趙 研
    • 学会等名
      軽金属学会 第135回秋期大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effects of Mo addition on deformation behavior of metastable beta-type Ti-Mn single crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota MORIOKA, Ken CHO, Hiroyuki Y. YASUDA
    • 学会等名
      THERMEC 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] {332}<113>双晶に着目した変形機構制御によるβ型Ti合金の疲労強度改善2018

    • 著者名/発表者名
      行耕平、趙 研、新家光雄、安田弘行
    • 学会等名
      軽金属学会 第135回秋期大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] {332}<113>変形双晶導入による低コストβ型Ti-Mn系合金の疲労特性改善2017

    • 著者名/発表者名
      趙 研、古畑弘樹、行 耕平、新家光雄、安田弘行
    • 学会等名
      軽金属学会 第132回春期大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] β型Ti-Mn系合金の疲労挙動に及ぼすβ{332}<113>双晶の影響2017

    • 著者名/発表者名
      行 耕平、趙 研、新家光雄、安田弘行
    • 学会等名
      日本金属学会 第161回秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 単結晶を用いたβ型Ti-Mn合金の変形挙動に及ぼすMo添加の影響の解明2017

    • 著者名/発表者名
      森岡亮太、趙 研、安田弘行
    • 学会等名
      軽金属学会 第133回秋期大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] β型Ti-Mn系合金の力学特性および変形機構にMo添加が及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      古畑弘樹、趙 研、永瀬丈嗣、新家光雄、安田弘行
    • 学会等名
      軽金属学会 第131回秋期大会
    • 発表場所
      茨城
    • 年月日
      2016-11-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] {332}<113>変形双晶による低コストβ型チタン合金の強度-延性バランス改善2016

    • 著者名/発表者名
      趙 研、古畑弘樹、Pedro F. Santos、伊藤芳典、新家光雄、安田弘行
    • 学会等名
      軽金属学会 第131回秋期大会
    • 発表場所
      茨城
    • 年月日
      2016-11-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 低コスト高強度-高延性β型チタン合金の開発2016

    • 著者名/発表者名
      趙 研、古畑弘樹、安田弘行
    • 学会等名
      第4回「チタン若手技術者・研究者交流会」
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2016-11-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Mo添加がβ型Ti-Mn系合金の変形機構に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      古畑弘樹、趙 研、永瀬丈嗣、新家光雄、安田弘行
    • 学会等名
      日本金属学会 第159回秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Microstructures and mechanical properties of β-type Ti-Mn-Mo alloys for biomedical applications2016

    • 著者名/発表者名
      Ken Cho, Hiroki Kobata, Pedro F. Santos, Hiroyuki Y. Yasuda, Mitsuo Niinomi
    • 学会等名
      9th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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