| 研究課題/領域番号 |
20K05155
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
梅田 純子 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (50345162)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | チタン / 積層造形体 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，これまで「負の材料因子」とされた酸素成分を多量に含むチタン積層造形体における高強度・高延性の両立を目指す．具体的には，金属積層造形法の一つである選択的レーザ溶融法（SLM）により作製した高濃度酸素含有チタン材を対象に，チタン粉末の超急速溶融・冷却凝固過程で形成される特異な組織形態（針状 α/α’マルテンサイト相）と結晶配向性および固溶酸素の分布状態に関する詳細な解析を通じて，これらの特異な結晶集合組織の形成挙動と力学特性の相関解明を目的としている．本年度は，酸素固溶量をパラメータとして異なる結晶サイズからなるTi-O系造形試料を作製し，EBSDを用いてその結晶組織解析を行った．その結果，Ti-x mass% O (x = 0, 0.28)の2組成について，積層方向に観察したα-TiのIPF(Inverse Pole Figure)マップにおいて，純Ti造形材ではエピタキシャル結晶成長に起因する約100μmの粗大柱状結晶粒の形成を確認したが，Ti-0.28 mass% O造形材では，β→α+βの相変態過程で初析α相の成長を抑制することで約4μmの微細な針状結晶粒を形成した．次にTi-1.02 mass% O積層造形材の酸素分布状態をEPMAにより分析した結果，1 ～ 4 μm程度の微細結晶粒の間には僅かな酸素濃度差が見られた．他方，酸素量0.96 mass%の溶解鋳造Ti材で確認された酸素偏析は数100μmのスケールであり，SLM材ではこのような大きなスケールでの酸素の偏析・濃化は確認されなかった．つまり，Ti-O系積層造形材では，延性低下を招くような広範囲での酸素成分の濃化・偏析組織はなく，巨視的に均一な酸素固溶状態を形成していると考える．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
上述の通り，高濃度の酸素成分が固溶するTi積層造形材を対象に，結晶集合組織解析を行った結果，酸素添加により拡大したα+β2相領域における相変態を利用して微細な針状マルテンサイト結晶粒の生成とともに，巨視的に均一な酸素固溶状態の形成を明らかにし，本研究に関する進捗状況はおおむね順調に進展したと言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
高濃度の酸素固溶Ti積層造形試料を作製し，α+β2相域でのpost熱処理により固溶酸素成分の再分配（濃淡領域の形成）を促し，高酸素濃度域による高強度化機構と，低酸素濃度域での塑性変形機構と試料全体の変形挙動との関係を解析する．これらの結果に関する包括的な理解を通じて，高濃度酸素含有Ti積層造形体における固溶酸素成分の濃淡による機能分担を促し，高強度・高延性化に資する特異な組織形成機構の解明を試みる．
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