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2018 年度 実績報告書

チタン合金のマルチスケール組織の解明と実用材料開発

研究課題

研究課題/領域番号 26249104
研究機関筑波大学

研究代表者

宮崎 修一  筑波大学, 数理物質系, 特命教授 (50133038)

研究分担者 金 へよん  筑波大学, 数理物質系, 教授 (20333841)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
キーワード超弾性 / 生体材料 / チタン合金 / 集合組織
研究実績の概要

Ti-Zr-Nb-Mo-Sn-(O, N)系合金の集合組織および力学的特性の評価を行った。超弾性および低ヤング率を示すTi-Zr-Nb-Mo-Sn-(O, N)系合金を設計し、インゴットをアーク炉で溶解して作製した。圧延率90~98.5%冷間圧延を施した後、種々の条件で焼鈍処理を行い、再結晶集合組織の形成過程を調査した。特にTi-12Zr-6Nb-2Mo-2Sn-(O, N)合金を対象にし、酸素・窒素添加量および熱処理条件が再結晶集合組織の形成過程に及ぼす影響をXRDとEBSDを用い調査した。1.2O添加材を98.5%冷間加工後1173Kで熱処理すると、45sでβ相の再結晶粒が観察され始めた。α相は確認できず、{113}<471>方位の再結晶粒の割合が最も多かったが、同程度のサイズの{110}<001>方位粒、{110}<112>方位粒、{001}<110>方位粒も確認できた。その後、熱処理時間が長くなるにつれて{113}<471>方位粒が蚕食され、300s時点で{110}<001>、{110}<112>、{001}<110>方位粒が混合した組織を形成していた。一方、1.2N添加材では30s~45s熱処理でα相の析出が確認され、50sではβ相単相になり明確な再結晶粒が確認できた。50sでは粒径の小さく均一な{113}<471>方位粒の中に粗大化した{001}<110>方位粒が確認できた。55s以後に{001}<110>方位粒のみが大きく成長し、90sで非常に強いGoss集合組織を形成した。1173Kの熱処理で強い{110}<001>集合組織が形成しなかった1.2O添加材を923 Kで10min熱処理し、α相を形成した後、1173Kで熱処理すると、1.2N添加材と同様に{113}<471>方位粒の中に粗大化した{110}<001>方位粒が多く形成され、300s時点で非常に強い{110}<001>集合組織を形成した。以上の結果から熱処理初期におけるα相の有無が、強い{110}<001>集合組織の形成に重要な役割を果たすことが分かった。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Stress induced martensitic transformation and shape memory effect in Zr-Nb-Sn alloys2019

    • 著者名/発表者名
      F. Okabe, H.Y. Kim, S. Miyazaki
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 162 ページ: 412-415

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2018.12.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of heat treatment condition on microstructure and superelastic properties of Ti24Zr10Nb2Sn2019

    • 著者名/発表者名
      L.L. Pavon, E.L. Cuellar, S.V. Hernandez, I.E. Moreno-Cortez, H.Y. Kim, S. Miyazaki
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 782 ページ: 893-898

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2018.12.266

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Zr-Nb-Al合金のマルテンサイト変態特性及び微細組織2019

    • 著者名/発表者名
      石井 佑典, 金 熙榮, 古谷野 有, 宮崎 修一
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会
  • [学会発表] Titanium Alloys for Biomedical Applications2018

    • 著者名/発表者名
      S. Miyazaki, H. Y. Kim
    • 学会等名
      2018 Spring Conference of the Korean Institute of Metals and Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Zr-Nb-Al三元系合金の集合組織と超弾性特性の組成依存性2018

    • 著者名/発表者名
      石井 佑典, 金 熙榮, 古谷野 有, 宮崎 修一
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会
  • [学会発表] Ti-Zr-Nb-Mo-Sn-N合金の再結晶集合組織に及ぼすN濃度の影響2018

    • 著者名/発表者名
      前原 沙耶, 坂戸 将也, 雨宮 太希, 金 熙榮, 宮崎 修一
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会
  • [図書] Ni-Free Ti-Based Shape Memory Alloys2018

    • 著者名/発表者名
      Hee Young Kim, Shuichi Miyazaki
    • 総ページ数
      219
    • 出版者
      Butterworth-Heinemann
    • ISBN
      978-0-12-809401-3

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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