チタン合金の革新的な組織制御法と低温・高速化される超塑性機構の新しい指導原理

• 研究課題/領域番号: 25709068
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 香川大学
• 研究代表者: 松本 洋明 香川大学, 工学部, 准教授 (40372312)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円); 2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2014年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2013年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
• キーワード: 航空機チタン合金 / 超塑性 / マルテンサイト / 超微細粒組織 / 変形機構 / チタン合金 / 超塑性変形 / 微細粒組織 / マルテンサイト変態 / 動的再結晶 / 準安定状態 / 有限要素解析 / 機械材料・材料力学 / 超塑性成形 / 組織制御

研究成果の概要

本研究より，新しいプロセスで製造した超微細粒組織Ti-6Al-4V合金は世界最高レベルの低温・高速超塑性を示し，変形課程の動的なβ析出が応力緩和機構として作用する事が大きな役割を担う。また粒界すべりも変形初期はBall-Hutchisonモデルで起き，変形後期ではGifkins Core-Mantleモデルで起き，動的なβ析出と関係する機構であることを明らかとした。マルテンサイトの変形では変形で動的再結晶が活性化し，これが応力緩和と粒界すべりを促進させ，優れた高温延性を示す。Ti-6242合金でも同様な現象が確認され、Ti合金において準安定組織を活用する事で超塑性は低温・高速化される。

研究成果

• [国際共同研究] アルビ鉱山大学(Ecole des Mines d'Albi)(フランス)
• [雑誌論文] High temperature tensile deformation behavior of Ti-6Al-4V alloy with the acicular α’ martensite microstructure (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nishihara, H. Matsumoto, Y. Iwagaki, T. Shiraishi, Y. Ono
  • 雑誌名: Mater. Sci. Forum 巻: 838-839 ページ: 243-248
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hot forming process analysis of Ti-6Al-4V alloy: experiment, behavior modeling and finite element simulation (2016)
  • 著者名/発表者名: V. Velay, H. Matsumoto, V. Vidal, L. Penazzi, F. Nazaret, Y. Marcel, M. Bouillane
  • 雑誌名: Mater. Sci. Forum 巻: 838-839 ページ: 183-189
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Behavior modelling and microstructural evolutions of Ti-6Al-4V alloy under hot forming conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: V. Velay, H. Matsumoto, V. Vidal, A. Chiba:
  • 雑誌名: International Journal of Mechanical Science 巻: 108-109 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2016.01.024
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Microstructural evolution and deformation mode under high-temperature-tensile-deformation of the Ti-6Al-4V alloy with the metastable α’ martensite starting microstructure (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Matsumoto, T. Nishihara, Y. Iwagaki, T. Shiraishi, Y. Ono, A. Chiba
  • 雑誌名: Mater. Sci. Eng., A 巻: 661 ページ: 68-78
  • DOI: 10.1016/j.msea.2016.02.089
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Superplasticity of the ultrafine-grained Ti-6Al-4V alloy with a metastable α-single phase microstructure (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Matsumoto, V. Velay, A. Chiba
  • 雑誌名: Proceedings of the 13th World Conference of Titanium, Sandiego 巻: -
  • 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Flow behavior and microstructure in Ti-6Al-4V alloy with an ultrafine-grained α-single phase microstructure during low-temperature-high-strain-rate superplasticity (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Matsumoto, Vincent Velay, Akihiko Chiba
  • 雑誌名: Materials and Design 巻: 66 ページ: 611-617
  • DOI: 10.1016/j.matdes.2014.05.045
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Ti-6Al-4V合金の(α+β)域鍛造における組織形成予測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本洋明，千葉晶彦
  • 学会等名: 軽金属学会 秋期講演大会(2015)
  • 発表場所: 日本大学工学部(津田沼)
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] Ti-6Al-4V合金のα’マルテンサイトを出発組織とした高温引張特性と組織 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西原卓郎，松本洋明，千葉晶彦，岩垣洋平，白石透，小野芳樹
  • 学会等名: 日本金属学会 秋期講演大会 (2015)
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Superplastic deformation mode of Ti-6Al-4V alloy with an ultrafine-grained α-single phase microstructure under the low-temperature- high-strain-rate (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Matsumoto, Vincent Velay, Akihiko Chiba, Yohei Iwagaki. Tohru Shiraishi, Yoshiki Ono
  • 学会等名: 12th International Conference on Superplasticity in Advanced Materials (ICSAM) 2015
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] High temperature tensile deformation behavior of Ti-6Al-4V alloy with the acicular α’ martensite microstructure (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nishihara, H. Matsumoto, Y. Iwagaki, T. Shiraishi, Y. Ono
  • 学会等名: 12th International Conference on Superplasticity in Advanced Materials (ICSAM) 2015
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] Hot forming process analysis of Ti-6Al-4V alloy: experiment, behavior modeling and finite element simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: V. Velay, H. Matsumoto, V. Vidal, L. Penazzi, F. Nazaret, Y. Marcel, M. Bouillane
  • 学会等名: 12th International Conference on Superplasticity in Advanced Materials (ICSAM) 2015
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] Superplasticity of ultrafine-grained Ti-6Al-4V alloy with a metastable α-single phase (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiriaki Matsumoto, Vincent Velay, Akihiko Chiba
  • 学会等名: 13th World Conference of Titanium, Sandiego（USA)
  • 発表場所: Sandiego（USA)
  • 年月日: 2015-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Ti-6Al-4V合金の(α＋β)域鍛造における組織形成予測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本洋明、李云平、山中謙太、小泉雄一郎、千葉晶彦
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 春期講演大会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] 微細粒組織を有するTi-6Al-4V合金の超塑性変形の流動特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本洋明、千葉晶彦、Vincent Velay
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 秋期講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 準安定α単相の超微細粒組織を有する航空機用Ti-6Al-4V合金の超塑性特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本洋明
  • 学会等名: 2014日本金属学会 春期講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 微細粒組織を有するTi-6Al-4V合金の強化因子 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本洋明
  • 学会等名: 2014日本金属学会 春期講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学