(J025)汎用型Ti-5Fe-5Zr 合金焼結材の時効硬化挙動に及ぼす添加元素の影響

摘要

Ti 合金は高比強度、高耐食性等の優れた特性を有することから、広く工業用材料として利用されている。目的に応じて添加元素を取捨選択することでβやα相を安定化させ、強度-延性バランスを調整している。しかしながらTi 合金は精錬にコストがかかるばかりでなく、難加工材、難削材としても知られ、生産コスト面でデメリットが大きく、そのため比較的低コストの合金元素や最終形状を意識した加工プロセスの選定が欠かせない。そこで我々は加工性に優れるβ型Ti 合金に着目し、これに時効処理を施すことで強度上昇を狙った。また、コスト削減を目的に、β安定化元素としてFeを選定し、強度と加工性の向上を目的に結晶粒微細化を実現するためZr を用いた。ニアネットシャイプ成形を意識してこれらの元素をパルス通電焼結（PECS）法を用いて焼結し、分塊鍛造を用いることなく、短時間の焼結一発でβ相の等軸粒を得、これにTi-Fe2 元状態図に見られる金属間化合物が生成しない640°Cの時効温度で時効処理を施し、高強度化を図った。得られた焼結材の時効硬化挙動と微細組織の関係を透過型電子顕微鏡を用いて明らかにする。