調和組織制御されたチタン系材料の微細組織と機械的特性

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我々の研究グループでは、材料の微視的組織を従来と異なる「不均一・調和・超微細」に制御するという発想を基に、超強加工粉末冶金プロセスを用いて、超微細結晶粒と粗大結晶粒が調和的に配置した「調和組織」を有する材料を作製した。調和組織が、二律背反とされてきた「高強度・高延性」を同時に発現することを、種々の金属材料で実証した。しかし、これまでの研究では実用的に重要な50ミクロンより小さな微細粒子粉末を用いた調和組織材料の作製には未だ至っていない。また、調和組織が変形挙動にどのように影響を及ぼし、機械的特性の改善をもたらしているのかは未だ明らかでない。本研究では高速気流粉末加工処理を施した純チタン、およびTi-6Al-4V合金の微細粒子粉末を用い、放電プラズマ焼結法によって焼結体を作製し、微視的組織、および機械的特性を検討した。さらに、これまでに作製した調和組織材料も含め、変形による加工硬化挙動を検討した。研究成果について以下に示す。1、高速気流粉末加工処理を施した微細粒子粉末を用いて焼結体を作製し、微細組織の観察、および機械的特性の評価を行った。その結果、調和組織を有した焼結体は高強度かつ高延性を示した。2、調和組織材料の変形による加工硬化挙動を検討した。その結果、調和組織材料は、変形初期に均一微細結晶粒材料と同様な加工硬化挙動を示し、その後、均一粗大結晶粒材料のように加工硬化する、という特徴が明らかとなった。3、調和組織材料の変形挙動について研究を行った成果について、国際会議(PM2012(横浜))、および国内会議(日本鉄鋼協会第164回秋季講演大会、第63回塑性加工連合講演会)において発表を行った。また、高速気流粉末加工装置を用いて作製した調和組織材料の研究成果について、国内会議(第63回塑性加工連合講演会、粉体粉末冶金協会平成24年度秋季大会)において発表を行った。