Manufacture process on high-strength and ultrafine-grained pure titanium by single-pass heavy-strain thermomechanical treatment

单道次高应变形变热处理高强度超细晶纯钛制造工艺

• 批准号: 22K04762
• 负责人: 朴 亨原
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Komatsu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04762/
• 关键词: 超微細粒純チタン; 大ひずみ加工熱処理; 加工誘起相変態; 再結晶; 動的冶金現象

本研究の最終目的は，1パス大ひずみ加工熱処理プロセス（圧下率70-90％）による純チタンにおける超微細粒の形成メカニズムの解明や製造プロセスの構築にある。加工熱処理プロセスを用いて純チタンの結晶粒を超微細化するためには，温度，ひずみ，ひずみ速度，冷却方法の主なパラメータ制御が重要である。特に温度は相変態に影響を及ぼすため，組織微細化に大きく影響する。したがって加工熱処理による純チタンの超微細粒の形成メカニズムとして，1) 相変態温度付近での加工誘起動的相変態，2) 相変態温度以下での動的再結晶によることが考えられる。ここに着目し，1年目では相変態点以下の800℃と相変態点付近の900℃でひずみ速度1/sとし，圧下率を50～85%に変化しながら，純チタンにおける超微細粒の形成メカニズムの解明と700・900・1000℃で加工熱処理された純チタンの成形性を調査した。その結果，加工温度800・900℃，ひずみ速度1/s，圧下率70～85％で2～4umの結晶粒径を有する純チタンが製造できた。加工温度800℃では動的再結晶，900℃では動的再結晶+加工誘起動的相変態が超微細粒の形成メカニズムであることが明らかになった。また，初期材，加工温度700・900・1000℃，ひずみ速度1/s，圧下率70%で加工熱処理した試験片を用いて90°V曲げ試験を行った結果，加工温度700℃の試験片が最高強度を示し，加工温度が900℃から1000℃に増加するにつれて強度は低下した。これはβトランザス以上で加工した試験片では粗大粒を有したためであることが明らかになった。よって純チタンを超微細粒化させるためには，βトランザス以下（約900℃）で加工熱処理を実施する必要があることが判った。

这项研究的最终目的是阐明采用一次大应变热处理工艺（还原率70-90%）纯钛中超细晶粒的形成机制，并建立一种制造工艺。为了利用机械热处理工艺使纯钛晶粒超细化，控制温度、应变、应变速率和冷却方法等主要参数非常重要。特别是温度会影响相变，因此对微观结构细化有很大影响。因此，认为热处理纯钛超细晶粒的形成机制为1）相变温度附近的加工诱发相变，2）相变温度以下的动态再结晶。针对这一点，第一年，在相变点以下800℃和相变点附近900℃时将应变速率设置为1/s，对纯钛中的超细晶粒进行了研究，研究了钛的形成机制。以及纯钛在700、900、1000℃热处理后的成形性能。结果，在800和900°C的加工温度、1/s的应变速率和70%到85%的压下率下生产出晶粒尺寸为2到4μm的纯钛。结果表明，超细晶粒的形成机制为加工温度800℃时的动态再结晶和900℃时的动态再结晶+加工诱导相变。另外，使用初始材料进行90°V弯曲试验，结果在加工温度700℃、900℃、1000℃、应变速度1/s、压缩率70%下对试验片进行了热处理，加工温度为700℃时试件表现出最高的强度，随着加工温度从900℃升高到1000℃，强度逐渐下降。很明显，这是因为在β转变或更高温度下加工的样品晶粒粗大。因此，人们发现，为了使纯钛成为超细晶粒，需要在低于β相变（约900℃）的温度下进行加工热处理。

项目成果

加工熱処理された純チタンのV曲げ試験及び成形性

热处理纯钛的V型弯曲试验及成形性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 朴 亨原;北嶋 泰知;朴 賢祐;金 勁賢;柳本 潤
• 通讯作者: 柳本 潤

加工熱処理による純チタンの超微細粒の形成に及ぼす圧下率の影響

轧制压下量对纯钛热处理超细晶粒形成的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 朴 亨原;朴 賢祐;金 勁賢;柳本 潤
• 通讯作者: 柳本 潤