Ti-Ni系形状記憶合金における疲労破面近傍の変形組織の観察と疲労破壊機構の考察

Ti-Ni形状记忆合金疲劳断裂面附近变形组织观察及疲劳断裂机理思考

• 批准号: 11750577
• 负责人: 岸 陽一
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: Kanazawa Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750577/
• 关键词: 析出物; マルテンサイト変態; マルテンサイト変態誘起応力; 時効処理; 疲労; 形状記憶合金; R相

供試材は板厚2.0mmに圧延したTi-49.7at.%Ni-1.38at.%Co形状記憶合金である.供試材より板幅20mm,長さ95mmの平板に粗加工の後,1223K×1.8ks保持後水冷の溶体化の後,723K及び623Kで1.8〜204.8ksの各時間保持後水冷の時効を施した(各々723-T材,623-T材,Tは保持時間とする).疲労き裂伝ぱ試験はASTM規格を参考にし,CCT試験片に加工した723-1.8材(Ms=272K,Mf=255K)及び621-1.8材(Ms=297K,Mf=267K)を用いて応力振幅一定,応力比R=0.1で295K,282Kに調整した大気中で実施した.高分解能SEMにて破面観察したところ,いずれの破面にも明瞭なストライエーションが観察され,これより求めたミクロなき裂伝ぱ速度とき裂進展挙動の直接観察より求めたマクロなき裂伝ぱ速度はほぼ一致した.295Kでのき裂伝ぱ速度dl/dN-応力拡大係数範囲ΔK曲線は,未熱処理材と723-1.8材ではほぼ同等のものが得られたが,623-1.8材については,他の材料に比べ同一ΔKにおけるdl/dNは速くなった.623-1.8材については282Kでも実施したが,同一ΔKにおけるdl/dNは295Kで得られた値よりも明らかに速くなった.試験温度がMs点より低下するにしたがってマルテンサイト量は多くなるので,マルテンサイト量が増加するほど疲労き裂進展抵抗が低くなると考えられる.一般に形状記憶合金の機械的特性は試験温度と熱処理条件(すなわち内部組織)に大きく影響を受けることが知られているので,これらの結果を考察するために,TEMを用いた析出物の分布形態の定量評価,基地の組成の定量分析及び破面近傍の組織観察を実施するとともに,一軸応力下での変形挙動と熱処理条件との関連を調査した.

Test material thickness 2.0mm, pressure drop Ti-49.7at.% Ni-1.38at.% Co shape memory alloy. After roughing, the specimen was cooled by water at 1223K× 1.8 ks, and then dissolved at 723K and 623K for 1.8 ~ 204.8 ks (723-T, 623-T). For ASTM specifications,CCT test pieces were processed for 723-1.8 (Ms=272K,Mf=255K) and 621-1.8 (Ms=297K,Mf=267K) with constant force amplitude and constant force ratio R=0.1, 295K and 282K. High resolution SEM scanning electron microscopy (SEM) was used to detect the surface of the material, and the surface of the material was observed. The results showed that the surface of the material was not heat-treated. The surface of the material was not heat-623-1.8 material, other materials, the same ΔK, dl/dN, reverse speed. 623 -1.8 material, 282K, reverse speed, the same ΔK, dl/dN, reverse speed. Test temperature is low, test temperature is high, The mechanical properties of general shape memory alloys are affected by temperature and heat treatment conditions (internal structure). The results are investigated. TEM is used to quantitatively evaluate the distribution of precipitates, quantitatively analyze the composition of the base and observe the structure near the surface.

项目成果

岸陽一: "Ti-47at.%Al金属間化合物鋳造材の高温曲げ破壊特性と変形組織"鋳造工学. 72・4. 247-252 (2000)

岸洋一：“Ti-47at.%Al金属间化合物铸造材料的高温弯曲断裂性能和变形组织”铸造工程72・4（2000）。

岸 陽一: "Ti -47at.%A1金属間化合物鋳造材の高温曲げ破壊特性と変形組織"鋳造工学. 72.4(印刷中). (2000)

岸洋一：“Ti -47at.%A1金属间化合物铸造材料的高温弯曲断裂性能及变形组织”，铸造工程72.4（出版中）。

Yoichi Kishi: "Aging Effect on Transformation Characteristics and Tensile Properties of a Ti-Ni-Co alloy"Proc.of ESOMAT2000. (発表予定). (2000)

Yoichi Kishi：“时效对 Ti-Ni-Co 合金相变特性和拉伸性能的影响”Proc.of ESOMAT2000（即将发表）。

Yoichi Kishi: "Influence of Deformation Speed on Fatigue and Tensile Properties of a Ti-Ni-Cu Shape Memory Alloy"Proc.of 1999 MRS Fall Meeting. (印刷中). (2000)

Yoichi Kishi：“变形速度对 Ti-Ni-Cu 形状记忆合金的疲劳和拉伸性能的影响”Proc.of 1999 MRS 秋季会议（印刷中）。

Yoichi Kishi: "X-Ray Characterization of Tensile Deformed Microstructure in a Ti-Ni-Cu Shape Memory Alloy"Pro. of 10th Iketani Coference. (発表予定). (2000)

Yoichi Kishi：“Ti-Ni-Cu 形状记忆合金中拉伸变形微观结构的 X 射线表征”，第 10 届池谷会议 (2000 年)。