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2019 年度 実績報告書

Development of a strong and ductile Ti-based bulk multi-gradients material utilizing friction stir powder surface processing technique and phase transformation theory

研究課題

研究課題/領域番号 18K14027
研究機関大阪大学

研究代表者

劉 恢弘  大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (40748943)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワードTi / Multi-gradients material / Friction stir processing / Bulk
研究実績の概要

A beta Ti-alloy (Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al) sheet was lap-joined to an alpha pure-Ti sheet by friction stir processing (FSP). The same processing was also performed on the opposite side of the pure-Ti sheet. The transverse cross section of the specimen was subjected to a microstructural analysis using OM, XRD, EBSD and EDS. The tensile test was conducted to evaluate the mechanical properties. An ultrafine-grained beta-phase microstructure with a high LAGB ratio and a low texture intensity, an ultrafine-grained alpha-phase microstructure with a high LAGB ratio and a high texture intensity, an ultrafine-grained alpha-phase microstructure with a low LAGB ratio and a low texture intensity, and a coarse-grained alpha-phase microstructure with a high LAGB ratio and a low texture intensity were generated in sequence from the specimen surface to the core. The tensile results show that the specimen has a quite high tensile strength of ~716 MPa, which is slightly lower than that of the beta Ti alloy but much higher than that of the alpha pure Ti, and a large elongation of ~0.46 which is much larger than those of both beta Ti alloy and alpha pure Ti. A novel strong and ductile Ti-based bulk multi-gradients material, containing grain sizes, grain boundary characteristics, chemical compositions, and phase constitutions gradients, was thus successfully fabricated in the present study. This work not only develops a novel strong and ductile Ti-based bulk multi-gradients material, but also provides a new strategy to develop other high-performance gradient materials utilizing FSP technique.

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Microstructure control of medium carbon steel joints by low-temperature linear friction welding2020

    • 著者名/発表者名
      R. Kuroiwa, H. Liu, Y. Aoki, S. Yoon, H. Fujii, G. Murayama, M. Yasuyama
    • 雑誌名

      Science and Technology of Welding and Joining

      巻: 25 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1080/13621718.2019.1600771

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing residual stresses in stationary shoulder friction stir welding process2020

    • 著者名/発表者名
      B. Vicharapu, H. Liu, H. Fujii, K. Narasaki, N. Ma, A. De
    • 雑誌名

      International Journal of Advanced Manufacturing Technology

      巻: 106 ページ: 1573-1586

    • DOI

      10.1007/s00170-019-04570-9

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fatigue property and cytocompatibility of a biomedical Co-Cr-Mo alloy subjected to a high pressure torsion and a subsequent short time annealing2020

    • 著者名/発表者名
      P. Chen, H. Liu, M. Niinomi, Z. Horita, H. Fujii, T. Hanawa
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 61 ページ: 361-367

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2019148

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Principle for obtaining high joint quality in dissimilar friction welding of Ti-6Al-4V alloy and SUS316L stainless steel2020

    • 著者名/発表者名
      H. Liu, Y. Aoki, Y. Aoki, K. Ushioda, H. Fujii
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science & Technology

      巻: 46 ページ: 211-224

    • DOI

      10.1016/j.jmst.2019.10.037

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Grain refinement and superplastic flow in friction stir processed Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al alloy2019

    • 著者名/発表者名
      Wenjing Zhang, Huihong Liu, Hua Ding and Hidetoshi Fujii
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 803 ページ: 901-911

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2019.06.323

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Suppression of Grain Boundary a Formation by Addition of Silicon in a Near-beta Titanium Alloy2019

    • 著者名/発表者名
      M. Nakai, M. Niinomi, H. Liu, T. Kitashima
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 60 ページ: 1749-1754

    • DOI

      10.2320/matertrans.ME201920

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of an Al filler material on interfacial microstructure and mechanical properties of dissimilar friction stir welded Ti/Mg joint2019

    • 著者名/発表者名
      J.W. Choi, H. Liu, K. Ushioda, H. Fujii
    • 雑誌名

      Materials Characterization

      巻: 155 ページ: 190801

    • DOI

      10.1016/j.matchar.2019.109801

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dissimilar friction stir welding of immiscible titanium and magnesium2019

    • 著者名/発表者名
      J.W. Choi, H. Liu, K. Ushioda, H. Fujii
    • 雑誌名

      Materialia

      巻: 7 ページ: 100389

    • DOI

      10.1016/j.mtla.2019.100389

    • 査読あり
  • [学会発表] 摩擦攪拌接合による純TiとCFRPの異種接合2020

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘, 崔 正原, 潮田 浩作, 藤井 英俊, 永塚 公彬, 中田 一博
    • 学会等名
      日本金属学会 2020年春期大会
  • [学会発表] Modeling of residual stresses in stationary shoulder friction stir welding2019

    • 著者名/発表者名
      B. Vicharapu, H. Liu, H. Fujii, K. Narasaki, N. Ma, A. De
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成31年度春季全国大会
  • [学会発表] Ti/Mg異材継手における微細組織及び機械的性質に及ぼすAlフィラー材料の影響2019

    • 著者名/発表者名
      崔 正原, 劉 恢弘, 潮田 浩作, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成31年度春季全国大会
  • [学会発表] チタン合金/ステンレス鋼における極低回転摩擦圧接2019

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成31年度春季全国大会
  • [学会発表] 摩擦攪拌接合によるチタンとCFRPの異材接合2019

    • 著者名/発表者名
      崔 正原, 劉 恢弘, 潮田 浩作, 藤井 英俊, 永塚 公彬, 中田 一博
    • 学会等名
      (一社)軽金属学会 第136回春季大会
  • [学会発表] Ti-6Al-4VとSUS316Lの異材線形摩擦接合法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      稲垣 拓也, 青木 祥宏, 劉 恢弘, 藤井 英俊
    • 学会等名
      軽金属溶接協会2019年年次講演大会
  • [学会発表] 異種材料の低温線形摩擦接合2019

    • 著者名/発表者名
      稲垣 拓也, 青木 祥宏, 劉 恢弘, 釜井 正善, 藤井 英俊
    • 学会等名
      第176回鉄鋼協会秋季講演大会
  • [学会発表] ジュール熱大荷重局部変形接合法による高炭素鋼の低温接合2019

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘, 宮垣 徹也, 釜井 正善, 藤井 英俊
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会
  • [学会発表] Assessment of tool wear in friction stir welding of high carbon steel2019

    • 著者名/発表者名
      Vicharapu Buchibabu, Liu Huihong, Morisada Yoshinki,Fujii Hidetoshi
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 2019年度 秋季全国大会
  • [学会発表] 異種材料の線形摩擦接合法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      稲垣 拓也, 釜井 正善, 青木 祥宏, 劉 恢弘, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 2019年度 秋季全国大会
  • [学会発表] ジュール熱大荷重局部変形接合法による高炭素鋼の低 温圧接2019

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘, 宮垣 徹也, 釜井 正善, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 2019年度 秋季全国大会
  • [学会発表] ジュール熱大荷重局部変形接合法によるTi-6Al-4VとSUS316Lの異種接合2019

    • 著者名/発表者名
      林 泳錫, 劉 恢弘, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 2019年度 秋季全国大会
  • [学会発表] Computation of Residual Stresses in Friction Stir Based Welding Techniques2019

    • 著者名/発表者名
      Buchibabu VICHARAPU, Huihong LIU, Kunio NARASAKI, Ninshu MA, Hidetoshi FUJII
    • 学会等名
      Visual-JW 2019 & WSE 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Dissimilar Friction Welding of Ti-6Al-4V Alloy and SUS316L Stainless Steel2019

    • 著者名/発表者名
      Huihong LIU, Yo AOKI, Yasuhiro AOKI and Hidetoshi FUJII
    • 学会等名
      Visual-JW 2019 & WSE 2019
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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