2019 Fiscal Year Annual Research Report
Innovation of bulk nano-structured commercial purity Ti with utra-high strength and high ductility utilizing TWIP effect
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17H03409
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
渡邊 千尋 金沢大学, 機械工学系, 教授 (60345600)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 博己 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30219589)
都留 智仁 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (80455295)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 工業用純チタン / 巨大ひずみ加工 / バルクナノメタル / 双晶誘起塑性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
巨大ひずみ加工法の一つである多軸鍛造法（MDF）を適用することで，HCP構造を持つ工業用純Tiにおいても，結晶粒超微細化が実現された．このバルクナノ（BN）純Tiは，極めて高い強度/延性バランスを有し，軽量構造材料として非常に魅力的である．HCP構造を有する金属材料においては，すべり変形とともに変形双晶が塑性変形に対して重要な役割を持つ．さらに，塑性変形中に変形双晶が形成することで延性が著しく向上する双晶誘起組成（TWIP）効果が生じること場合がある．BN純Ti中での変形双晶形成のメカニズムを明らかにする事が出来れば，TWIP効果によりBN純Tiのさらなる高強度・高延性化が期待できる．本研究では，材料工学的・計算力学的アプローチから，TWIP効果の付与実現によるBN純Tiのさらなる機械的特性の向上を目的としている．
当該年度の研究実績として，昨年度に引き続き，BN純Tiの変形メカニズムについて調査した．結晶粒サイズ毎にその場X線回折測定より変形中に活動したすべり系の割合を定量した．その結果，12μmの微細粒材では，柱面<a>すべりと補足変形として変形双晶が活動することを明らかにした．一方で，2μm，0.07μmのBN純Tiでは，高い降伏強度により柱面<a>すべりに加えて柱面<a+c>すべりと錐面<a+c>すべりが活動し，多重すべりが延性の改善に寄与したと結論された．さらに，BN純Tiは生体用インプラント材料として極めて魅力的な性質を有していることから，実際のアプリケーションを想定し，表面酸処理を施し、その骨細胞の生体接触挙動を調査した．BN純Tiにアルカリ・酸熱処理を施して表面に凹凸ディンプルを形成させた場合，市販Tiと比較してより細かく規則正しいフラクタル構造が発達した．さらに，BN純Tiでは骨細胞の接触角が極めて小さくなり，生体反応が優れることが示された．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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