水素新機能によるチタン合金のナノ組織形成

利用新的氢功能在钛合金中形成纳米结构

• 批准号: 17760096
• 负责人: 中東 潤
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Fukuyama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760096/
• 关键词: 水素; チタン合金; 結晶粒; ナノ組織; 強ひずみ加工

金属材料の高性能化、あるいは新機能を創出する手段として結晶粒の微細化が挙げられ、その方法の一つに水素処理法(水素吸蔵-溶体化・マルテンサイト化(α')-熱間圧延-脱水素)がある。この処理によってα(稠密六方晶)+β(体心立方晶)2相型Ti-3Al-2.5V合金の結晶粒径は0.5〜1μmとなり、極めて優れた超塑性を示すことがこれまでの研究でわかっている。本研究では、このTi-3Al-2.5V合金のさらなる微細化を目指すため、熱間圧延に代わる加工法として、材料に強ひずみを付与することができるECAP法(Equal Channel Angular Pressing)を水素処理工程の中に導入し、微細粒化の可能性を探索した。実験方法として、まず供試素材から切り出した試料(□25mm×長さ50mm)に、0.3wt%の水素を吸蔵させ、これを大気中にてβ変態点より100K高い温度(1143K)に加熱、3.6ks間保持して溶体化させた後、水冷してα'組織とした。その後、この試料から棒状の試験片(□7.6mm×長さ25mm)を切り出し、α+β2相域(993K)に加熱してECAPを行った。最終工程の脱水素処理は、真空中で温度873Kに加熱、3,6ks間保持後炉冷した。その後、光学顕微鏡及び走査型電子顕微鏡(SEM)で組織観察を行った。その結果、ECAPでのパス回数:1パスでは多くの針状組織が残留するものの、パス回数を増加させるにつれて針状組織は少なくなり、8パス行うことにより均一な等軸微細粒組織となることがわかった。SEMで観察した結果、結晶粒径は従来の圧延法を用いた水素処理材と比較して、より小さくなっていることがわかった。この理由として、針状α'組織がECAPにて微細粉砕されたことが一因として考えられる。

一种改善金属材料或创建新功能的方法是完善谷物，其中一种方法是氢处理方法（氢储存 - 溶解 - 苯酚 - α'） - 热滚动 - 脱水）。先前的研究表明，该治疗的晶粒大小为α（密集的六边形） +β（体内中心）两相TI-3AL-2.5V合金，并且发现它表现出极好的极性性。在这项研究中，为了进一步完善这种TI-3AL-2.5V合金，作为热滚动的一种替代方法，将ECAP方法（相等的角度按压）引入了水力处理过程中，可以将强大的材料赋予材料，以探索细化的可能性。作为一种实验方法，首先将0.3 wt％的氢存储在从测试材料切割的样品中（□25mm x长50mm），然后将其在大气中加热至比β转换点（1143K）高100K（1143K）高的温度，以3.6ks固定，然后将其溶解，然后冷却以形成α的结构。此后，从该样品中切出一个棒状测试片（□7.6mm x长25mm），并加热到α+β2相区域（993K）以执行ECAP。最后一步在氢化过程中脱氢，在真空中加热至873K的温度，以3,6K的速度保持，然后冷却到炉子。之后，使用光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）进行组织观察。结果，发现尽管许多针状组织在一个通过中仍然存在，但随着通行的数量增加，类似针状的组织减少，并且通过执行八次通过，八个通过，等e词的细晶所结构变得均匀。使用SEM观察表明，使用常规滚动方法，晶粒尺寸小于经过氢处理的材料的晶粒尺寸。这就是发生这种情况的一个原因，将针状α'组织用ECAP扎根。

项目成果

水素処理法によるチタン系材料の結晶粒超微細化

氢处理法细化钛基材料超细晶粒

• 发表时间: 2006
• 期刊: 日本金属学会誌 70・2
• 作者: 中東潤;高畑公輔;鶴健太郎;住本晃史;吉村博文;堀村弘幸
• 通讯作者: 堀村弘幸

FATIGUE STRENGTH OF ULTRA-FINE GRAINED TI-6AL-4V ALLOY

超细晶TI-6AL-4V合金的疲劳强度

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of the 9th International Fatigue Congress Paper No. FT 172(CD-ROM)
• 作者: Takayuki Nakaiso;Masahiro Tanada;Ryuichiro Ebara;Jun Nakahigashi;Hirofumi Yoshimura
• 通讯作者: Hirofumi Yoshimura