| 研究領域 | 超温度場材料創成学：巨大ポテンシャル勾配による原子配列制御が拓くネオ３Ｄプリント |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05276
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
田原 正樹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80610146)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | 超温度場 / 金属3Dプリンティング / チタン合金 / 形状記憶合金 / 超弾性 / 準安定相 / マルテンサイト変態 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，金属3Dプリンティングを用いて，従来法では実現できなかった超準安定β相（super-metastable β phase）を有する新規β型チタン合金の創出を目指す．金属3Dプリンティングを用いると，従来法では不可能な合金組成においてもβ相を室温近傍で凍結できると考える．このようにして作製したβ相は極めて不安定であり，従来のチタン合金の常識を超える機能特性（超微細α/βラメラ組織と高温形状回復現象，超低弾性率化，巨大超弾性回復歪み）が発現すると予測している．
本研究では，このような「超」準安定β相が力学的バルク特性にどのような影響を及ぼすかを徹底的に解明する．
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| 研究実績の概要 |
本研究では、超温度場3DPを用いて従来法では実現できなかった超準安定β相（super-metastable β phase）を有する新規β型チタン合金の創出を目指す。従来法では析出物が生成するなどして過飽和β相を得ることが不可能であった合金組成においても、超温度場を用いることでβ相を室温で凍結できると考えた。このようにして作製したβ相は極めて安定性が低い（＝不安定）はずである。準安定β相を利用した様々な機能性はβ相の安定性が低いほど良好な特性を発現することがわかっている。そこで本研究では，従来のチタン合金の常識を超える機能特性（超微細α/βラメラ組織と高温形状回復現象，超低弾性率化，巨大超弾性回復歪み）の発現を超温度場3DPにより目指すこととした。具体的には、準安定チタン合金として既に従来法で研究の実績があるTi-Cr-Sn合金をターゲットとし、β相安定化元素であるCrをなるべく少なく、α安定化元素であるSnをなるべく多くした合金組成において、β相の凍結（CrとSnの強制固溶）を試みた。
本年度は、昨年度のまでの成果をもとに、室温付近で超弾性を発現しうる組成の造形体の作製を試みた。昨年度の研究より、CrとSnの組成は仕込み値からずれることがわかっており、本年度はそのずれを見込んで原料純金属粉末の混合比率を変化させた。その結果、造形体の組成を上述の目標通りに制御することに成功した。造形体の内部にはTi3Snなどの金属間化合物やω相などの析出物は存在せず、結晶方位も既報のとおりに制御可能であった。さらに、室温にて力学試験を行った結果、目的通りに、造形まま材において超弾性を発現させることができた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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