チタン合金オメガ相変態に及ぼす応力の影響に関する高分解能電顕その場観察による研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08650825
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 岡山理科大学
• 研究代表者: 助台 榮一 岡山理科大学, 工学部, 教授 (00090217)
• キーワード: ω相変態 / β型チタン合金 / 静水圧負荷 / 高分解電子顕微鏡 / 原子半径差 / 格子歪

研究概要

β型チタン合金(Ti-15Mo-5Zr)中の時効ω相の析出挙動におよぼす静水圧負荷の影響を高分解能電子顕微鏡法により調べた。一定静水圧(1.5GPa)を3.6ksと10.8ks間負荷した試料、およびas-grown試料の3種を準備し、これらを一定温度(623K)で時効した。その結果、(1)静水圧負荷時間の増加により、形成される微細なω相粒子(2nm×5nm)の数は増加した。(2)時効硬化の開始および時効硬化の最大値は、静水圧負荷時間が長くなるにつれて、それぞれ短時間で生じ、減少した。(3)最大硬度値を示す各試料中のω相粒子の析出状態(大きさと個数)は、 as-grown試料では大きさは最大であったが、個数は最小であった。静水圧負荷試料では、負荷時間が長くなると大きさは減少するが、個数は増加した。(4)硬度の最大値が生ずる時効時間よりもさらに長時間時効を施すと、ω相粒子の消滅が観察された。
これらの結果より、(1)静水圧負荷によりω相核生成が促進されることが明らかになった。(2)ω相の核が多く形成された静水圧負荷試料には微細なω相粒子しか形成されなかったが、この原因は次のように考えられる;ω相粒子の形成・成長にともない溶質原子がω相粒子から母相へ流れるので、ω相粒子周りの母相中の溶質原子濃度が高くなること、および、それに伴いTiとMoの原子半径差に基づく格子歪みが生じ、ω相粒子の成長が抑制されること、によると考えられる。(3)このため、静水圧負荷試料では、このω相粒子は短い時効時間で達成され、また、微細なω相粒子のため最大硬度値は低くなるもの、と考えられる。
これらの結果より、静水圧応力は微細なω相粒子の形成に有効であることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] T.Horiuchi,E.Sukedai,: "In-situ high resolution electron microscope observation of ω-phase precipitation in β-type titanium alloys" Material Transaction, JIM.36. 1455-1462 (1995)
• [文献書誌] E.Sukedai,M.Shimoda: "Investigation about the effects of stress on ω-phase transformation in β-titanium alloy using high resolution electron microscopy" 6th Asia-Pacific Conference on Electron Microscopy. 201-202 (1996)
• [文献書誌] E.Sukedai,M.Shimoda: "Electron microscopy investigation about effect of some kinds of stresses on formation of ω-phase crystals in β-Ti alloys" XI European Congress on Microscopy. (1996)
• [文献書誌] E.Sukedai,M.Shimoda: "High resolution electron microscopy investigation about effect of stress on formation of ω-phase crystals on β-Ti alloys" Microscopy and Microanalysis 1996. 1006-1007 (1996)
• [文献書誌] E.Sukedai,H.Nishizawa: "Investigation of the effects of stress on the formation of ω-phase crystals in β-titanium alloys" Proc.of Japan-China Workshop on Ti Alloys and Ti Intermetallics. 117-121 (1997)