A novel method for overcoming the strength-ductility trade-off of titanium and titanium alloys by high-density pulsed electric current

一种通过高密度脉冲电流克服钛及钛合金强度-延展性权衡的新方法

基本信息

批准号：
22K20408
负责人：
顧少杰
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和4年度は、高密度電流処理によって純チタンおよびチタン合金の強度と延性が同時に向上する現象を主に研究し、その発生メカニズムについて予備的な探索を行った。以下の研究実績を得た。(1)純チタンおよびチタン合金の機械的特性の向上今年度、純チタン、Ti-6Al-4V、Ti-6Al-7Nbなどの材料について、電流処理による機械的性能の改善現象を実施した。そして、現在の研究領域でよく使用される大変形処理、熱力学処理、3Dプリンタなどの方法で作られたチタンおよびチタン合金材料の機械的性能と比較した。その結果、この研究は簡単と省エネの利点を持ち、処理された材料は機械的性能で非常に優れていることが示された。関連する成果は特許申請に至っている。また、(A1)純チタンの曲げ加工によって導入される加工硬化に対して、電流処理法によって残留応力の除去と弾性回復を成功裏に実現した。微細構造では、電子風力による転位の移動と消滅、および変形双晶の除去を明らかにした。さらに、(A2)Ti-6Al-4Vに対して電流処理法を連続的に多数回行い、最終的な延性を287%向上させることに成功した。上記の研究成果は現在投稿中である。(2)強化メカニズムの予備的解明上述のチタンおよびチタン合金の機械的特性を向上させる原理は、転位および結晶粒に対する影響だけでなく、電子風によって促進されるチタンおよびチタン合金のマルテンサイト変態にも関連している。このメカニズムは、現時点ではこの課題のユニークな発見である。その場EBSDおよびEDS法を使用して、電流処理前後の微細構造の変化を観察している。結果は、この課題で発見されたマルテンサイト変態が、チタン合金の第2相における安定化元素の不均一な拡散に関連している可能性の結果を得た。関連する研究では、来年度に検証と分析を実行する必要がある。

在2022年，我们主要研究了一种现象，即纯钛和钛合金的强度和延展性通过高密度电流处理，并对其发生的机制进行了初步搜索。获得了以下研究成就：（1）今年纯钛和钛合金的机械性能的改善，我们实施了一种现象，在这种现象中，通过当前对纯钛，Ti-6Al-4V和Ti-6al-7nb等材料（例如纯钛，Ti-6Al-4V）等材料进行机械性能的改善。然后将结果与使用大型变形处理，热力学处理和3D打印机等方法制成的钛和钛合金材料的机械性能进行了比较，这些方法通常在当前的研究领域使用。结果表明，这项研究具有简单性和节能的优势，并且处理后的材料在机械性能方面非常出色。相关结果导致了专利申请。此外，在弯曲（A1）纯钛引入的工作硬化的情况下，当前的治疗方法成功地消除了残余应力并恢复弹性。微观结构揭示了由于电子风能和造成双胞胎的去除而导致的位错的迁移和an灭。此外，对于（A2）TI-6AL-4V，连续多次执行当前的治疗方法，并将最终延展性提高了287％。上述研究结果目前正在提交。（2）钢筋机制的初步阐明改善钛和钛合金的机械性能的上述原理不仅与对错位和谷物的影响有关，还与电子风促进的钛和钛合金的timensisitic转化有关。这种机制目前是对这一挑战的独特发现。原位EBSD和EDS方法用于观察当前治疗前后微结构的变化。结果表明，在此任务中发现的马氏体转化可能与钛合金第二阶段的稳定元件的异质扩散有关。相关研究应明年进行验证和分析。