Fabrication of Ultrafine Grained Thin Sheets by ARB or Asymmetric Rolling

通过 ARB 或不对称轧制制造超细晶粒薄板

基本信息

批准号：
15F15717
负责人：
辻伸泰
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-11-09 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、実用上も重要な純チタン薄板のバルクナノメタル化とそれに伴う組織・力学特性の変化を基礎的に明らかにすることを目的とする実験的研究を行なった。の研究は順調に推移し、以下の研究成果を得ることができた。(1) 異なるFe量の４種類の純チタンは、ラメラ状α相（HCP構造）の間に薄いβ相（BCC構造；高温相）が残存した組織を有し、Fe量の増加とともにαラメラは微細化し、β量は増大した。β相中にはFeが濃化していることが明らかとなった。試料の強度はFe量の増加とともに増大した。(2) 加熱・冷却中の中性子その場回折により、α→β逆変態とβ→α変態の相変態点およびkineticsを測定することに成功した。(3) 室温で10回転のHPTによる巨大ひずみ加工を施すことにより、いずれの試料においても結晶粒径100 nm程度までの結晶粒超微細化に成功した。HPT材中には、チタンの高圧相であるω相が形成されており、ω相の体積率はHPT加工時の圧縮圧力が高いほど、またFe量が多いほど大きくなることが明らかとなった。(4) HPT材の強度はFe量の増加とともに増大した。Ti-1.0%FeのHPT材は1300 MPaに達する極めて高い引張強度を示したが、HPT加工まま材の引張延性は1~2%程度と総じて低かった。(5) HPT加工材に対して焼鈍を施すことにより、約0.7μm（700 nm）～数十μmの種々の平均粒径を有する完全再結晶組織を得ることに成功した。Fe量が増大するとともに、同じ焼鈍条件下でより微細な結晶粒組織が得られ、軟化曲線はFe量の増大とともに大きく遅滞した。(6) 完全再結晶化により延性が回復し、強度と延性を両立したバルクナノメタル材が得られた。強度はFe量の増加とともに増大し、例えばTi-1.0%Feの平均粒径0.73μm材は、引張強さ700 MPa、引張延性15%を示した。

在本研究中，我们进行了一项实验研究，旨在从根本上阐明对实际应用很重要的纯钛薄片体纳米金属化的形成，以及随之而来的结构和机械性能的变化。研究进展顺利，取得了以下研究成果。 (1) Fe含量不同的4种纯钛均具有在层状α相(HCP结构)之间残留有薄薄的β相(BCC结构；高温相)的组织，并且随着Fe含量的增加，α相层状结构变细，β含量增加。可知Fe富集在β相中。样品的强度随着Fe含量的增加而增加。 (2)通过加热和冷却过程中的原位中子衍射，成功测量了α→β逆相变和β→α相变的相变点和动力学。 (3)通过在室温下使用HPT进行10次旋转的大应变处理，我们成功地将所有样品的晶粒超细化至晶粒尺寸约100 nm。据揭示，在HPT材料中形成了钛的高压相ω相，并且随着HPT加工期间的压缩压力的增加以及Fe含量的增加，ω相的体积分数增加。。 (4)HPT材料的强度随着Fe含量的增加而增加。尽管Ti-1.0%Fe HPT材料表现出极高的拉伸强度，达到1300 MPa，但加工后的HPT材料的拉伸延展性普遍较低，约为1-2%。 (5) 通过对 HPT 加工材料进行退火，我们成功获得了平均晶粒尺寸从约 0.7 μm（700 nm）到数十 μm 的各种完全再结晶组织。在相同的退火条件下，随着Fe含量的增加，获得了更细化的晶粒组织，并且软化曲线随着Fe含量的增加而显着延迟。 (6)通过完全再结晶恢复延展性，得到强度和延展性兼具的块体纳米金属材料。强度随着Fe含量的增加而增加；例如，平均晶粒尺寸为0.73μm的Ti-1.0%Fe材料表现出700MPa的拉伸强度和15%的拉伸塑性。