| 研究課題/領域番号 |
18K11712
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
松木 一弘 広島大学, 工学研究科, 教授 (30253115)
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| 研究分担者 |
崔 龍範 広島大学, 工学研究科, 助教 (00457269)
佐々木 元 広島大学, 工学研究科, 教授 (30192595)
許 哲峰 広島大学, 工学研究科, 特任助教 (70620863) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 鋳放し使用合金 / 製造プロセスの簡素化 / 格子定数 / 相境界 / 引張特性 / 凝固偏析 / 環境対応合金 |
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| 研究実績の概要 |
Bot(合金の結合次数)とMdt(合金のd軌道エネルギー準位)を両軸とした図において，既存合金の組成位置と大きく異なる新規拡大組成領域で，15種類のβ型チタン合金を設計した。Bo値については3水準，Mdt値については5水準とした。この際，入手容易さらに棄却容易を観点とし，合金元素はユビキタスなものを選定した。商用合金のTi-15V-3Cr-3Sn-3Al合金と比肩するべく，開発目標としては，凝固状態インゴットに関して後処理なしの鋳放し状態で最大引張強さは1000MPa，破断伸びは10％とした。鋳放しおよび熱処理状態の引張特性を比較すると，設計6合金の凝固状態に関して目標特性が満足された。例えば，目標特性を示した合金組成の一例を示すとTi-11.0Cr-6.0Mn-4.4Zr-0.5Al(mass%)であり，本合金のBotおよびMdt値は，それぞれ2.79および2.28である。さらに，Bot-Mdt図の新規拡大組成領域では，低Mdt領域でのβ単相，さらに高Mdt領域でのβ相と金属間化合物の複相を示す境界である相境界が限定できた。一方，母金属としてのTiに比較して，Bot値の差を減少させる合金組成とすることで，凝固時の溶質元素偏析を少なくさせると事ができる。このことは，単一の製造プロセスとして省エネルギプロセスかつ清浄溶解ができる浮揚溶解法による，鋳放し使用効果が現れるものと言える。鋳放し使用に適していることが分かった。初期の予測に加え，Mdt値は格子定数，固溶強化，組織特性を，Bot値は溶質元素の拡散速度，固溶体形成を主として定量的に表現できることが分かった。本手法を用いることで，既存の実用レベルのβ型Ti合金の製造コストを60%低減させることが可能となった。さらに，本結果はβ型合金のみならず，α＋β型さらにα型合金の鋳放し適応合金の設計にも十分に適用できるものと確信する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
Bot(合金の結合次数)とMdt(合金のd軌道エネルギー準位)の2種の電子パラメータ-と，合金特性の相関が定量的に
把握できたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画通り，組成－簡素化製造プロセス間の相関の一般化を行う。具体的には，浮揚溶解パラメータ―組成―組織―機械・腐食特性―電子パラメータ関係を一般化しBot-Mdt図中で諸特性の推定を可能とし、全種Ti合金の高精度設計に備える
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| 次年度使用額が生じた理由 |
チタン合金の機能特性を測定する歪ゲージ購入を行うために、7438円を次年度に繰り越した。
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