物質循環を志向したリサイクラブルチタン系材料設計技術に関する研究

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以下研究計画に沿って研究結果を説明する。1)脱酸容易な高アルミチタン合金の開発についてまずTi-Al25mass%の製造を試みた。プラズマ溶解では、10分程度の溶解ではTi,Alの組成変化は大きくないが、電子ビーム溶解の場合は、真空溶解によるAlの蒸発ロスのため、蒸発量を考慮してAlを添加しながら溶解する必要がある。このようにして製造したTi-25mass%Al合金を電子ビーム溶解した際に10分間の溶解によって酸素濃度は、500ppmから26ppmへ減少した。2)脱酸機構の解明電子ビームを熱源とした真空溶解によって合金中の酸素を除去することを試みた。脱酸反応としては以下のような反応が期待できる。xAl+yO(in Ti)=AlxOy現在のところ質量分析装置で蒸発種を同定することが困難であるため、熱力学的に推定した。その結果、チタン中の酸素は、電子ビーム溶解時に、アルミニウムの亜酸化物ガス(Al_2OもしくはAlO)としての脱酸が行われていると考えることができる。この脱酸反応を促進するためには、過剰量のAlを添加しながら溶解すれば良いことがわかった。また、チタン中のアルミニウム濃度が減少した場合には酸素は除去されないことがわかった。3)高効率プロセスの開発(機械的性質の調査)酸素濃度を制御した高アルミチタン合金を製造し、その機械的性質と残留酸素濃度の関係を調査するためにビッカース硬さ試験を行った。硬さは酸素濃度依存性を示し、酸素濃度が400ppmの時に硬さは極小値を示した。