A novel method for overcoming the strength-ductility trade-off of titanium and titanium alloys by high-density pulsed electric current

令和4年度は、高密度電流処理によって純チタンおよびチタン合金の強度と延性が同時に向上する現象を主に研究し、その発生メカニズムについて予備的な探索を行った。以下の研究実績を得た。(1)純チタンおよびチタン合金の機械的特性の向上今年度、純チタン、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-7Nbなどの材料について、電流処理による機械的性能の改善現象を実施した。そして、現在の研究領域でよく使用される大変形処理、熱力学処理、3Dプリンタなどの方法で作られたチタンおよびチタン合金材料の機械的性能と比較した。その結果、この研究は簡単と省エネの利点を持ち、処理された材料は機械的性能で非常に優れていることが示された。関連する成果は特許申請に至っている。また、(A1)純チタンの曲げ加工によって導入される加工硬化に対して、電流処理法によって残留応力の除去と弾性回復を成功裏に実現した。微細構造では、電子風力による転位の移動と消滅、および変形双晶の除去を明らかにした。さらに、(A2)Ti-6Al-4Vに対して電流処理法を連続的に多数回行い、最終的な延性を287%向上させることに成功した。上記の研究成果は現在投稿中である。(2)強化メカニズムの予備的解明上述のチタンおよびチタン合金の機械的特性を向上させる原理は、転位および結晶粒に対する影響だけでなく、電子風によって促進されるチタンおよびチタン合金のマルテンサイト変態にも関連している。このメカニズムは、現時点ではこの課題のユニークな発見である。その場EBSDおよびEDS法を使用して、電流処理前後の微細構造の変化を観察している。結果は、この課題で発見されたマルテンサイト変態が、チタン合金の第2相における安定化元素の不均一な拡散に関連している可能性の結果を得た。関連する研究では、来年度に検証と分析を実行する必要がある。

令和4年度は、高密度電流処理によって純チタンおよびチタン合金の強度と延性が同時に向上する現象を主に研究し、その発生メカニズムについて予備的な探索を行った。以下の研究実績を得た。(1)純チタンおよびチタン合金の機械的特性の向上今年度、純チタン、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-7Nbなどの材料について、電流処理による機械的性能の改善現象を実施した。そして、現在の研究領域でよく使用される大変形処理、熱力学処理、3Dプリンタなどの方法で作られたチタンおよびチタン合金材料の機械的性能と比較した。その結果、この研究は簡単と省エネの利点を持ち、処理された材料は機械的性能で非常に優れていることが示された。関連する成果は特許申請に至っている。また、(A1)純チタンの曲げ加工によって導入される加工硬化に対して、電流処理法によって残留応力の除去と弾性回復を成功裏に実現した。微細構造では、電子風力による転位の移動と消滅、および変形双晶の除去を明らかにした。さらに、(A2)Ti-6Al-4Vに対して電流処理法を連続的に多数回行い、最終的な延性を287%向上させることに成功した。上記の研究成果は現在投稿中である。(2)強化メカニズムの予備的解明上述のチタンおよびチタン合金の機械的特性を向上させる原理は、転位および結晶粒に対する影響だけでなく、電子風によって促進されるチタンおよびチタン合金のマルテンサイト変態にも関連している。このメカニズムは、現時点ではこの課題のユニークな発見である。その場EBSDおよびEDS法を使用して、電流処理前後の微細構造の変化を観察している。結果は、この課題で発見されたマルテンサイト変態が、チタン合金の第2相における安定化元素の不均一な拡散に関連している可能性の結果を得た。関連する研究では、来年度に検証と分析を実行する必要がある。