超高強度・高延性の凍結鍛造によるナノツインチタン

装置

EDAX^® Hikari EBSD system 検出器とEDAX OIM Analysis™ ソフトウェア

背景

チタンはすべての金属の中で最も高い強度重量比を持っています。従来、チタンの強度は合金化によって向上させてきましたが、これは延性の低下と合金元素によるコストアップを伴うものでした。一方で、粒径を微細化することで強度を向上させることも可能です。この研究では、液体窒素温度で立方体のサンプルの主軸に沿って穏やかな単軸圧縮を繰り返すことで高密度の双晶の境界を導入し、有効な結晶粒径を小さくするために凍結鍛造しました。双晶は、粒界の形状がまとまっているため、変形時に転位の遮断と伝達の両方が可能になるという利点があります。これにより、材料の強度と延性の両方が向上します。また、この方法では、結晶粒を一方向に伸ばすのではなく、初期の結晶粒構造を維持することができます。また、ランダムな高傾角粒界に比べて、双晶はエネルギーが低く、移動度も低い。その結果、高温での安定性が高まり、高温用途でも特性を維持することが可能になります。