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

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14027
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分26050:材料加工および組織制御関連
• 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: 摩擦攪拌プロセス / Ti合金 / 微細構造制御 / 力学的特性

研究成果の概要

β型Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn合金板材をα型純Ti板材の上表面に重ね、摩擦攪拌プロセスを実施し、α型Tiの表面を結晶粒微細化とβ合金化をした。同様なプロセスをα型Ti板材の裏表面にも実施した。その後、得られた試験片を溶体化処理と時効処理を行うことで、試験片表面にあるβ型Ti合金に相変態を誘起した。結果として、異なる化学組成、結晶粒径、結晶粒界特性、結晶方位特性、および相構成からなる様々な微細構造が形成され、試験片表面から中心までに分布した。熱処理前後の試験片は、時効処理前後のβ型Ti合金に近い高強度をそれぞれ有するとともに、α型純Tiより高いかそれに近い高延性をそれぞれ示している。

自由記述の分野

金属材料、材料加工、組織制御、固相接合、異種接合

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、工業用途に向け強度延性が両立する新規Ti基バルク構造材料を開発しただけでなく、摩擦攪拌プロセスを利用して他の特異構造を有する高性能材料の開発に対して研究指針の一つになる。本概念に基づいて、化学組成、結晶粒径、結晶粒界特徴、結晶方位特徴、および相構成などを制御・工夫することで、特異微細構造を設計することができ、特定用途に向け特定性能を有する構造材料を設計することが期待される。