侵入型元素を添加した高機能型チタン合金に関する研究

添加间隙元素的高性能钛合金的研究

• 批准号: 10J00409
• 负责人: 田原 正樹
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J00409/
• 关键词: チタン合金; マルテンサイト変態; 形状記憶合金; 超弾性; 侵入型原子

近年Ti-Nb系合金をはじめとしたβ型Ti基形状記憶合金は、生体アレルギー性が懸念されている従来のTi-Ni系合金に替わる新たな医療用形状記憶合金として活発に研究開発が行われている。しかし、β型Ti基形状記憶合金は回復可能な歪み量が小さく、多数回の変形に対する安定性が低いなど実用化に向けては克服すべき点が多い。これまでの我々の研究から、これらの点を改善する手段として侵入型元素の添加が非常に有効であることがわかっている。これは侵入型元素を添加するとその固溶効果により合金強度が上昇し、変形及び変態中における塑性変形の導入が抑制されるためであると考えられる。しかし、侵入型原子の添加がマルテンサイト変態に及ぼす影響の詳細については未だに良くわかっていない。また、形状記憶効果を示すTi-Nb系合金に多量(>1at.%)の侵入型原子を添加した合金(Gum Metal)において、非線形弾性変形やインバー特性、エリンバー特性といったこれまでにない特異な挙動が発現すことが報告されている。これらの挙動は多くの注目を集めており、その原因としてマルテンサイト変態との関係性が指摘されている。そこで、本研究では侵入型原子の添加がTi-Nb合金のマルテンサイト変態に及ぼす影響の解明を試みた。本年度は、侵入型原子である酸素及び窒素を添加したTi-Nb合金を作製し、変形・変態挙動と内部組織に及ぼす侵入型原子添加の影響を調査した。その結果、侵入型原子の添加によってTi-Nb合金中に特異なナノ構造が発現し、これが変態・変形挙動に大きな影響を及ぼすことがわかった。

近年来，包括Ti-Nb合金在内的β型钛基形状记忆合金作为新型医用形状记忆合金得到了积极的研究和开发，以取代传统的Ti-Ni合金，而传统的Ti-Ni合金存在生物过敏的问题。说。然而，β型钛基形状记忆合金在投入实际应用之前还存在许多问题需要克服，如可恢复应变量小、反复变形稳定性差等。我们迄今为止的研究表明，添加间隙元素是改善这些点的非常有效的手段。这被认为是因为当添加间隙元素时，合金强度由于其固溶效应而增加，并且在变形和相变期间引入塑性变形被抑制。然而，间隙原子的添加对马氏体转变的影响细节仍不清楚。此外，在Ti-Nb合金中添加大量（>1at.%）间隙原子而制成的合金（Gum Metal）表现出形状记忆效应，具有独特且前所未有的性能，如非线性弹性变形、因瓦性能、和 Elinvar 属性已报告发生此行为。这些行为引起了人们的广泛关注，并指出其原因与马氏体相变有关。因此，在本研究中，我们试图阐明间隙原子的添加对Ti-Nb合金马氏体转变的影响。今年，我们制备了一种添加了间隙原子氧和氮的Ti-Nb合金，并研究了间隙原子的添加对变形/转变行为和内部结构的影响。结果发现，间隙原子的添加在Ti-Nb合金中形成了独特的纳米结构，这对相变和变形行为有很大影响。

项目成果

Ti-Nb-O合金の内部組織と変形・変態挙動

Ti-Nb-O合金的内部结构及变形/相变行为

• 发表时间: 2010
• 作者: Takahiro Nishimura;Hiroki Makino;Makoto Nagaosa;Tamio Hayashi;永長誠;柳至;柳至;Masaki Tahara;田原正樹
• 通讯作者: 田原正樹