加工硬化しない合金の変形メカニズムの研究

非加工硬化合金变形机理研究

• 批准号: 11750572
• 负责人: 竹元 嘉利
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Okayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750572/
• 关键词: チタン合金; オメガ相; 相変態; 局所変形; 加工硬化; 電子顕微鏡; 引張り特性; 転位; 集中すべり

高比強度を有するチタン合金の中で,Ti-20mass%Mo合金焼入れ材は,変形によって加工硬化しない特異な変形挙動を示す.このメカニズムを探るため高温引張り試験を行ったところ,623K以上では加工硬化することがわかった.一方でそれより低Mo濃度のTi-14mass%Mo合金の高温引張り試験の結果は,20Mo合金の室温引張りとよく似た変形挙動を示し,Mo濃度と変形温度に正の相関があることが明らかとなった.光学顕微鏡による変形組織もその関係からうまく説明できた.透過型電子顕微鏡による内部微細構造を観察したところ,20Mo合金の室温状態では,全体に不整合ω相が形成されていたが,クラック先端部のような応力が集中した領域では,整合ω相に構造変化していることがわかった.この整合ω相はあるバンド状の領域内で形成されており,このような箇所で変形が集中するため,局所変形を誘発し,巨視的には加工硬化しない現象であることをつきとめることができた.応力増加に伴うω相の不整合から整合変化は,降伏応力を増大させることを予測させ,実験事実とともよく一致していた.単結晶を用いて電子顕微鏡内引張りその場観察を試みたが,バルクと薄膜では応力状態が異なるため,ω相の構造変化を連続的にとらえることはできなかった.一連の結果からβ型チタン合金の変形特性を,組成・温度・応力のパラメータから理解することができ,その確証を得るためTi-Nb合金についても同様の実験を行った.その結果,Ti-Nb合金は温度感受性が高く,42%Nb合金では77Kから373Kの温度範囲内で,14Moの室温から20Moの高温挙動と同等な変形を再現することができた.従って,β型チタン合金の変形挙動はω相やマルテンサイトなどの準安定相の状態に支配され,加工硬化しない現象はω相の応力誘起変態が関与していることを明らかとした.

在高比强度钛合金中，Ti-20mass%Mo合金淬火材料表现出独特的变形行为，不会因变形而加工硬化。为了探索这一机理，进行了高温拉伸试验，发现硬化的Ti-20mass%Mo合金材料不会因变形而加工硬化。另一方面，Mo浓度较低的Ti-14mass%Mo合金的高温拉伸试验结果显示，室温下的变形行为与20Mo合金非常相似，并且Mo含量之间存在相关性。显然，浓度与变形温度之间存在相关性。使用光学显微镜观察到的变形组织也成功地从这一关系中得到了解释。当使用透射电子显微镜观察内部显微组织时，发现在室温下整个20Mo合金中形成了失配的ω相，但是裂纹。目的地研究发现，在应力集中的区域，例如边缘，结构转变为相干 ω 相集中，导致局部变形和宏观加工。我们发现这是一种非硬化现象。随着应力的增加，从失配到ω相的一致性变化预计会增加屈服应力，这与使用张力的实验事实非常吻合。电子显微镜尽管我们尝试进行现场观察，但由于块体和薄膜之间的应力状态不同，因此不可能连续捕获 ω 相的结构变化。从一系列结果中，我们能够确定 β 相的变形特征根据成分、温度和应力参数可以了解什么类型的钛合金为了证实这一点，对Ti-Nb合金进行了类似的实验。结果表明，Ti-Nb合金对20Mo的高温具有高度敏感性；因此，β型钛合金的变形行为以ω相和马氏体等亚稳相的状态为主，而没有加工硬化的现象是由于ω相的应力诱发相变所参与的。

项目成果

竹元嘉利: "HOLZパターンによる析出物周りの微小歪場解析"日本金属学会誌. 64巻5号. (2000)

Yoshitoshi Takemoto：“使用 HOLZ 模式对析出物周围的微小应变场进行分析”，日本金属学会杂志，第 64 卷，第 5 期（2000 年）。

万谷義和: "Ti-20mass%Mo合金における焼入れω相の変形誘起構造変化"日本金属学会誌. 64・10. 934-939 (2000)

Yoshikazu Manaya：“Ti-20mass%Mo合金中淬火ω相的变形引起的结构变化”日本金属学会杂志64・10（2000）。

竹元嘉利: "HOLZパターンによる析出物周りの微小歪場解析"日本金属学会誌. 64・5. 283-286 (2000)

竹本义俊：“利用 HOLZ 模式对析出物周围的微小应变场进行分析”，日本金属学会杂志 64・5（2000 年）。