チタン基生体用形状記憶合金の内部組織制御及び特性改善

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前年度までの研究では、β型Ti基形状記憶合金のマルテンサイト相(α"相)において、格子定数が合金組成によって変化することで変形双晶の活動頻度が変化することを明らかにした。また、そのような変形双晶の活動頻度の組成依存性が、加工集合組織の組成依存性と関連していることを示唆した。そこで本年度では、すべりや双晶による変形が内部組織にどのような影響を及ぼすのかを調べることで、加工集合組織の形成機構を明らかにすることを目的とした。Tiにβ相安定化元素としてNbを添加したTi-Nb二元系合金をアーク溶解により作製した。合金組成を変化させることで、α"相の格子定数を変化させることができる。作製した合金に対し、室温において圧延による変形を施した。この際、圧延率を変化させた試料を作製し、変形過程を観察するための試料とした。圧延後の試料に対し、透過型電子顕微鏡を用いて内部組織観察を行った。すべり変形が主要な変形モードとなっている組成では、圧延率の増加に伴い転位密度の増加がみられた。このような組成には強い(100)_<α">[010]_<α">加工集合組織が形成された。変形双晶が活動的な組成では、圧延初期に多数の太い双晶バンドの導入がみられ、その後はバンドの内部に新たな双晶が導入されることによって変形が進んでいくことがわかった。結晶粒が双晶界面で分断されることで、圧延加工によって組織が微細化し、強い加工集合組織は形成されなかった。以上のように、本研究ではβ型Ti基形状記憶合金の合金組成と変形機構、形成される加工集合組織との関連性を明らかにした。この成果は、β型Ti基生体用形状記憶合金の内部組織制御技術の確立に大きく貢献するものである。