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合金在内的基于β型Ti的形状合金已被积极地研究并开发为新的医学形状记忆合金，取代了一直关注生物学过敏性的常规Ti-Ni合金。但是，基于β型Ti的形状记忆合金可以克服许多点以准备实际使用，例如具有少量可回收失真和低稳定性以用于多重变形。我们以前的研究表明，侵入性元素的添加非常有效，作为提高这些观点的一种方式。这被认为是因为添加侵入性元素会增加由于固体溶液效应而增加合金强度，并且在变形和转化过程中引入了塑性变形。但是，添加侵入性原子对马氏体转化的影响的细节尚不清楚。还据报道，在合金（GUM金属）中显示出了前所未有的特殊行为，例如非线性弹性变形，不弹性特性和Erinbur性能，其中大量（> 1AT。％）不向不向反向原子添加了表现出表现形状记忆效应的TI-NB合金。这些行为引起了很多关注，其与马氏体转变的关系已被指出为原因。因此，在这项研究中，我们试图阐明添加浸润原子对Ti-NB合金的马氏体转化的影响。今年，我们用氧和氮制造了Ti-Nb合金，添加了侵入性原子，并研究了侵入性原子对变形，转化行为和内部结构的影响。结果，发现添加入侵原子在Ti-NB合金中产生了独特的纳米结构，该纳米结构对转化和变形行为产生了重大影响。

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