| 研究課題/領域番号 |
20K05139
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
新家 光雄 名城大学, 理工学部, 特任教授 (50126942)
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| 研究分担者 |
赤堀 俊和 名城大学, 理工学部, 准教授 (00324492)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | β型チタン合金 / 酸素 / 力学的特性 / 強度 / 延性 / ヤング率 / 生体用β型チタン合金 / 高酸素 / 力学的特異現象 / 構成元素 / 相互作用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高酸素含有生体用β型Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金(TNTZ）の力学的特異現象、特に高延性となるメカニズムを酸素以外の構成元素との相互作用の観点から解明するために、2元系β型Ti-xNb, -xTaおよび-xZr（x:mass%を広範囲に変化）合金、さらにはそれらの構成元素の組み合わせを3元系から4元系へと変化させた合金に酸素を広範囲に添加した合金を作製し、それらの変形挙動につきマクロ、ミクロおよび原子オーダーでの解析を行い、上記特異変形現象に関与する酸素および各構成元素との相互作用を明らかとする。さらに、その中で、高酸素濃度での特異変形現象のメカニズム因子を実証することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
Ti-42Nb-xO合金 では、高酸素濃度においても、伸びが15％と良好で、引張り強さが850 MPa以上となることを示した。また、この合金系合金では、高酸素濃度（0.7 mass%)となると降伏現象が発現することを認めた。これは、TNTZ合金で高酸素濃度になると同様な現象が発現する特異現象の1つである。高酸素含有量TNTZ合金でのみ観察された降伏点が、高温あるいは高歪速度での引張り試験で不明瞭となることを明らかとした。よって、上記降伏点現象は、転位の固溶酸素による固着により生じていると考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高酸素濃度Ti-Nb合金にて高強度・高延性が得られることを見出したことは、低コストで生体為害性の指摘が無く、かつ地球上に豊富に存在する酸素を合金元素に用いた高強度・高延性低コストチタン合金の開発に繋がり、チタン合金の高コスト化が可能でチタン合金の汎用に貢献できる。また、高濃度酸素TNTZ合金で発現する特異現象の一つである降伏点現象が酸素と転位との相互作用であることを明確化したことは、学術的意義が高く、さらにはチタン合金における転位と酸素との相互作用を制御することで高強度・高延性チタン合金の開発が可能であることを示唆している。
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