| 研究課題/領域番号 |
26420733
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
江村 聡 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 元素戦略材料センター, 主任研究員 (00354184)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ベータ型チタン合金 / 偏析 / ヘテロ構造 / 靭性 / オメガ相 / 変形モード |
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| 研究実績の概要 |
本研究はベータ型Ti-Mo系合金をメインターゲットとし、Moの元素偏析を逆に利用して非常に微細かつ複雑な渦状ハイブリッド組織（Van Gogh's Sky (VGS)組織）の作り込みを行い、Ti-Mo系合金の靭性に及ぼすVGS組織の影響を把握し、靭性向上の可能性を見極めるとともに靭性の発現機構の解明を目指すものである。
本年度は主に以下のような成果が得られた。
(1) 昨年度の研究でTi-12Mo(mass%)合金時効材（硬質第二相であるオメガ相を析出させた材料）のシャルピー衝撃吸収エネルギーに及ぼすVGS偏析組織の影響が大きかった200℃において引張試験を行った結果、偏析組織を有しオメガ相が不均一に析出した材料の方が偏析組織を持たずオメガ相が均一に析出した材料と比較して同等の引張強さと大きな破断伸びを示したが、その差は室温での結果と比較して非常に小さくなり、シャルピー衝撃試験と真逆の傾向を示した。変形速度の差（シャルピー衝撃試験の方が変形速度が大きい）が関係している可能性がある。
(2)Ti-12Mo(mass%)合金時効材について室温で破壊靭性試験を行い、破壊靭性値を測定した。サイズの小さい試験片しか準備できなかったこともあり、特に偏析組織を有する材料において平面ひずみ破壊靭性値（KIC）の条件を満たしておらず、破壊靭性値（KQ）としての測定となったが、偏析組織を有する材料の方が偏析組織を有しない材料より1.5倍程度高い破壊靭性値を示した。本材料はベータ相とオメガ相の二相組織であるが、オメガ相は通常チタン合金に出現するアルファ相とはき裂発生、進展に及ぼす影響が異なり、あまり影響しないのではないかと予測していたため、新たな知見となった。
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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
シャルピー衝撃吸収エネルギーに加え、破壊靭性値もVGS偏析組織によって向上することが確認できたことは、研究の方向性が正しいことを示していると考える。また室温引張延性も含めたVGS偏析組織による向上傾向の違いは変形速度の影響が大きい可能性を示唆しており、最終年度の研究の進め方がよりはっきりしたものと考える。以上の通り、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度は必要に応じて追加のシャルピー衝撃試験、平面ひずみ破壊靭性試験、引張速度を変えた引張試験等を行うと共に、変形中および変形（破壊）後の試験片の組織、破面等を詳細に観察する。またベータ相の安定度の異なる材料（Mo量を変化させた材料、FeやAlを添加した材料）や偏析組織の状態が異なる材料（板圧延材）についても試験を行う。これらの結果を整理し、靭性向上の原因の検討を行い、特性向上の指針となる知見を得る。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
旅費の使用額が予定より少なくなり次年度使用額が生じた（昨年度からの繰越額は予定通り追加の試験片加工や外注試験に使用した）。
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| 次年度使用額の使用計画 |
当初予定通り、チタン合金の溶製原料の購入および機械的試験用の試験片加工や試験の外注を中心に消耗品購入、学会参加、論文投稿等に使用する予定である。生じた次年度使用分については、主に追加の試験片加工や外注試験（高温シャルピー衝撃試験、平面ひずみ破壊靭性試験等）に使用する予定である。
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