酸化物粒子の熱分解を利用したチタン焼結材の結晶粒微細化と高強度化（第1報）

摘要

チタン（Ti）は，高比強度に加えて，優れた耐腐食性能や生体親和性といった特徴を有しており，アルミニウムやマグネシウムなどの軽金属との特性上の差別化を活かした広い産業分野での利用が進hでいる。なかでも，航空磯産業における環境問題への対応策の一つである炭素繊維強化プラスチック（Carbon Fiber Reinforced Plastic，CFRP）などの複合材料の利用に際して，その補強部材や締結部品として上記の特徴を有するチタン材の適用が有効である。また，高い生体親和性を利用した生体用インプラントやマイクロ銀子などの医療デバイスへのチタン材の利用も近年，急速に進hでいる。しかしながら，現行のチタン合金においては，素材の高強度化に資する希少金属やレアメタルの添加が合金設計の主流であるため，合金元素の種類やその添加量によっては，素材コストの上昇や生体親和性の低下などの課題を伴う。これまでに本研究グループでは，上述した課題を鑑み，我が国の元素戦略に基づく新たなチタン合金の材料設計指針として，希少金属に替わり資源的に豊富でかつ安価な元素に着目し，粉末冶金プロセスを基調とした高強度チタン焼結材の研究を進めている。具体的には，純チタン粉末を素地構成原料とし，第2添加元素として炭素（C），酸素（O），窒素（N），水素（H），珪素（Si）などを選択し，それぞれの特徴を活かした純チタン材の強化設計として，ナノスケールでの第2相分散強化やαチタン結晶内への侵入型或いは置換型元素による固溶強化，熱間塑性加工過程での相変態を利用した特異な集合組織形成による剛性向上などを提案·実証している。