Study of room-temperature superelastic titanium alloys with large recovery strain and their phase stability

大回复应变室温超弹性钛合金及其相稳定性研究

• 批准号: 22H00256
• 负责人: 細田 秀樹
• 金额: $ 27.21万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00256/
• 关键词: 超弾性効果; チタン合金; 合金開発; 相安定性; マルテンサイト変態; 超弾性; 形状記憶合金; 格子変形歪; すべり臨界応力; 組織

本研究は巨大形状回復ひずみを有する室温超弾性チタン合金の創成と相安定の解明と題し，準安定βTi合金の応力誘起マルテンサイト変態による超弾性ひずみの室温における最大値の追求と，その相安定性を解明するものである．Ti合金の形状記憶・超弾性効果は，Tiのbcc相とそのマルテンサイト斜方晶間の無拡散変態とその格子変形に起因する．室温で超弾性を得るためにはこの相変態温度を室温以下にする必要があり，これはβ安定化元素を十分添加することで達成できる．しかし，それによりbccとhcpの中間的な構造のマルテンサイト相の結晶構造もbccに近づき，格子変形ひずみが大変小さくなる問題がある．我々は，この問題に対し，共析系β安定化元素の少量添加とα安定化元素の多量添加により打破する可能性を見出した。そこで，チタンの室温超弾性での最大可逆変形の限界に挑み，その相安定性を解明することを目的としている．本年度は，Ti-Cr系，Ti-Mo系，Ti-Au系について研究を進めた．特にTi-Cr-Sn系では，室温超弾性が発現することを見出したTi-2.5Cr-8.5Sn, Ti-3.0Cr-7.5Sn, Ti-3.5Cr-7.0Sn, Ti-4.0Cr-6.5Sn (mol%)合金の超弾性挙動の解明を試みた結果，Ti-4.0Cr-6.5Sn合金で6.5％の大きな超弾性歪と641MPaの高いすべり臨界応力，420MPaの超弾性変形応力が達成できることが分かった．これは，本合金が6.3%もの大きな格子変形歪を有することと，かつ，良好な冷間加工性から集合組織の発達と制御が可能であることによる．また，新たな添加元素の可能性としてBiや，CrとAuの同時添加などについて明らかにした．さらに，本合金開発における機械学習の利用や，本アイデアのTi系以外の形状記憶合金への適用などについても進めた．

This study aims at solving the problem of formation and phase stability of Ti alloys with large shape recovery, high temperature superconductivity and high phase stability, and at solving the problem of stress-induced deformation of quasi-stable βTi alloys with large shape recovery, high temperature superconductivity and high phase stability. Ti bcc phase and lattice transition The temperature of the phase change is below room temperature. The structure of the crystal structure of the phase of bcc is close to the crystal structure of bcc, and the lattice shape is large and small. To solve this problem, the possibility of breaking the eutectoid system by adding a small amount of β-stabilizing elements and adding a large amount of α-stabilizing elements has been shown. The maximum invertible transformation of the room temperature superconductivity is limited to the maximum invertible transformation of the room temperature superconductivity, and the maximum invertible transformation of the room temperature superconductivity is determined. This year, Ti-Cr system, Ti-Mo system, Ti-Au system research progress. Especially in Ti-Cr-Sn system, the room temperature superconductivity of Ti-2.5Cr-8.5Sn, Ti-3.0Cr-7.5Sn, Ti-3.5Cr-7.0Sn, Ti-4.0Cr-6.5Sn (mol%) alloys has been investigated. The results show that Ti-4.0Cr-6.5Sn alloy has 6.5% superconductivity and 641MPa critical strength. 420MPa and ultra high temperature deformation force to achieve. This alloy has 6.3%, and has good cold workability, good aggregate structure, and good control ability. The possibility of adding new elements to Cr and Au simultaneously. In addition, the alloy development and mechanical learning of the use of this alloy, the application of shape memory alloys other than Ti series.

项目成果

Effects of Ta addition on mechanical and functional properties of the Ti-Au-Cr-based shape memory alloys towards biomedical applications

添加 Ta 对生物医学应用 Ti-Au-Cr 基形状记忆合金机械和功能性能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Wan-Ting Chiu;Kota Fuchiwaki;Masaki Tahara;Hideki Hosoda
• 通讯作者: Hideki Hosoda

医療用Ti-Au-Cr基合金の機械特性・機能性に及ぼすTa元素の添加

添加Ta元素对医用Ti-Au-Cr基合金力学性能和功能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Chiu Wan-Ting;淵脇 康太;田原 正樹;細田 秀樹
• 通讯作者: 細田 秀樹

Ti-Ni合金単結晶を用いた応力誘起マルテンサイトの結晶学的解析

Ti-Ni合金单晶应力诱导马氏体的晶体学分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 森 千紘;野平 直希;CHIU Wan-Ting;海瀨 晃;田原 正樹;細田 秀樹
• 通讯作者: 細田 秀樹

深層学習を用いたセマンティックセグメンテーション手法による Au-Cu-Al 生体用形状記憶合金の結晶粒界の抽出

利用深度学习语义分割方法提取 Au-Cu-Al 生物形状记忆合金中的晶界

• 发表时间: 2023
• 作者: 尾崎 滉一;野平 直希;Chiu Wan-Ting;海瀨 晃;田原 正樹;塙 隆夫;細田 秀樹
• 通讯作者: 細田 秀樹

Ti-Fe-Al合金の相安定性と機械的性質に及ぼすFe濃度の影響

Fe浓度对Ti-Fe-Al合金相稳定性和力学性能的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 遠藤 七洋;野平 直希;Chiu Wan-Ting;海瀨 晃;田原 正樹;細田 秀樹
• 通讯作者: 細田 秀樹