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高比強度・低弾性率を両立する構造・生体用チタン合金の添加元素近傍局所原子構造

公募研究

研究領域3D活性サイト科学
研究課題/領域番号 15H01040
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関宇都宮大学

研究代表者

山本 篤史郎  宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40334049)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワードチタン合金 / オメガ相 / 蛍光X線ホログラフィー / 局所構造解析 / 局所原子構造 / β安定化元素 / オメガ変態 / マルテンサイト変態
研究実績の概要

Ti-20Ta合金中のTa近傍局所構造解析のため,蛍光X線ホログラフィー実験をSPring-8のBL13XUビームラインにて室温で行った.
浮遊帯域溶融法で作製したTi-20Ta合金インゴットを円板状にスライスし,Arガスを満たした透明石英管内に封入し,均質化を850℃で48時間行った後,300℃で168時間熱処理を行った.別途同じ組成の多結晶試料を作製してX線回折実験を行い,この熱処理でTi-20Ta合金がほぼβTi単相となることを確認した.
蛍光X線ホログラフィー実験では,入射エネルギーは10.5keVから13.5keVまで0.5keVステップの7種類を用いた.ホログラムの測定には Ta Kα線を用いた.β相を構成する3種類の{111}原子面を積層順にA, B, C, A', B', C', A''...とする.このうち,BとC,B'とC'の一部が±1/12<111>だけ変位してそれぞれの中間位置に原子面MならびにM'を形成することによりω相が生じると考えられている.そこで,Ti-20Nb合金と同様に,Ta近傍の局所構造をβ相の{111}面とならびに相の(0001)面と平行な面で原子像を再生した.
原子面A, A', A''は概ね理想的な位置に原子像が再生された.B, M, C, B', M', C'の原子面はTi-20Nb合金と比較して,原子位置が理想的な位置から面内で変位した様子が観察された.
Ti-20Nb合金ではNbに最寄りの原子面Cの一部がω相生成時に原子面Mに変位せずにβ相の構造を保つ傾向があることを昨年度明らかにしたが,Ti-20Ta合金では原子面CからMへの変位が生じていた.つまり,Ti-20Ta合金中のTa近傍ではβ相だけでなくω相の構造も取り得ることから,β相安定化元素としての効果はNbより低いと言える.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Local atomic structure near an Nb atom in aged β-Ti alloys2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto, K. Hayashi, N. Happo, S. Hosokawa, H. Tajiri
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 131 ページ: 534-542

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2017.03.048

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] X-ray Fluorescence Holography for a Ti&#8211;Nb Binary Alloy Consisting of the Martensite, Austenite and Omega Phase2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto, K. Hayashi, N. Happo, S. Hosokawa
    • 雑誌名

      Zeitschrift f&uuml;r Physikalische Chemie

      巻: 230 号: 4 ページ: 509-517

    • DOI

      10.1515/zpch-2015-0670

    • NAID

      120006697253

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Pd-Cu-Ge三元系アモルファス合金蒸着膜の加熱中X線反射率その場測定2016

    • 著者名/発表者名
      小池 叡史, 山本 篤史郎, 須藤 和也
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      豊中市
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Surface Roughness Change for Pd-Cu-Ge Metallic Glass Thin Films upon Glass Transition and Crystallization2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto, K. Sudo, K. Okada
    • 学会等名
      PRICM9
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In-situ X-ray reflectivity measurement upon heating for Pd-Cu-Ge amorphous thin films2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto, E. Koike, K. Sudo
    • 学会等名
      ISMANAM2016
    • 発表場所
      奈良市
    • 年月日
      2016-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface structural changes of Pd-Cu-Ge metallic glass thin films upon glass transition and crystallization2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto
    • 学会等名
      THERMEC2016
    • 発表場所
      Graz, Austria
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 蛍光X線ホログラフィー法によるTi-Nb合金単結晶中マルテンサイト相のNb近傍局所原子構造解析2016

    • 著者名/発表者名
      山本 篤史郎, 林 好一, 八方 直久, 細川 伸也
    • 学会等名
      軽金属学会
    • 発表場所
      吹田市
    • 年月日
      2016-05-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光X線ホログラフィー法によるTi-Nb二元系合金単結晶中ω相のNb元素近傍局所構造解析2015

    • 著者名/発表者名
      山本篤史郎,林好一,八方直久,細川伸也
    • 学会等名
      軽金属学会
    • 発表場所
      日本大学生産工学部(千葉県習志野市)
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光X線ホログラフィー法によるTi-20Nb二元系合金中Nb元素近傍局所構造解析2015

    • 著者名/発表者名
      山本篤史郎,林好一,八方直久,細川伸也
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Change in Static Coefficient of Friction for Pd-Cu-Ge Amorphous Thin Film upon Glass Transition and Crystallization2015

    • 著者名/発表者名
      K. Sudo, T. Yamamoto, K. Yamashita
    • 学会等名
      ISMANAM2015
    • 発表場所
      パリ(フランス)
    • 年月日
      2015-07-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Changes in Surface Roughness of a Pd-Cu-Ge Metallic Glass Thin Film upon Glass Transition and Crystallization2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto, K. Okada, K. Sudo, K. Hayashi, K. Suzuki, M. Ito
    • 学会等名
      ISMANAM2015
    • 発表場所
      パリ(フランス)
    • 年月日
      2015-07-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X-Ray Fluorescence Holography of Ti-20Nb β-Ti Alloy Single Crystals2015

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto, K. Hayashi, N. Happo, S. Hosokawa
    • 学会等名
      WE-Heraeus Seminar
    • 発表場所
      Bad Honnef(ドイツ)
    • 年月日
      2015-04-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] プレスリリース

    • URL

      http://www.utsunomiya-u.ac.jp/docs/UU_press_20170428.pdf

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 材料組織制御学研究室(山本研究室)

    • URL

      http://malt.mech.utsunomiya-u.ac.jp/toku_lab/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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