考察

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Fig. 4.10 Optical micrographs of specimen performed water quenching after sintered.

They were quenched in the water from 1373 K for 3.6 ks. The white dot line indicates prior β grain boundary.

4.4.24Mo-0.4B-HIP材の延性低下要因

Fig. 4.7で示したように，4Mo-0.4B-HIP材は密度が向上しているにも関わらず，

延性が低下した．これについて原因を調査するため，XRD（X-ray diffraction）に よる相同定を実施した．その結果をFig. 4.11に示す．4Mo-0.4BについてHIPの 前後にて相組織の比較を行ったところ，α+βの二相組織であり，Ti₃Al 等の脆化 相の析出は確認されなかった．このXRDパターンのピーク位置から，α 相のA 軸，C軸とβ相のA軸の格子定数を算出した結果をTable 4.3に示す．4Mo-0.4B-4h に対して，4Mo-0.4B-HIP はわずかに各軸の格子定数が増加していることがわか る．表の下段には，文献^14,15)よりTi-6Al-4Vの焼きなまし材および1173 Kから の水冷を施した溶体化処理材の格子定数の数値を引用しているが，水冷を施す ことで α 相および β 相の格子定数が増加することがわかる．この格子定数増加

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の原因は主にα’マルテンサイトの発生によるものである．今回行った4Mo-0.4B のHIP処理による各軸の格子定数の増加量は，Ti-6Al-4Vの水冷による各軸の格 子定数増加量のおおよそ 1/10 となっており，格子定数増加の傾向は一致してい る．今回実施したHIP処理ではHIP処理後の冷却にGas fan coolingを使用して おり，冷却速度が炉冷と比較すると速いために α’マルテンサイトが発生し，強 度の上昇と延性の低下を引き起こしたものと推察される．また，4Mo-0.4B材の みが延性低下した原因として，4Mo-0.4B材はMoの添加によってβ 変態点が低 下しており，焼入れ性が向上しているために，Ti64と0.4B材では問題にならな

かったα’マルテンサイトの発生に至ったと考えられる．

Fig. 4.11 XRD patterns of 4Mo-0.4B-4h and 4Mo-0.4B-HIP

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Table 4.3 Lattice constants of 4Mo-0.4B-4h, 4Mo-0.4B-HIP and references.

Lattice constant [Å]

α phase β phase A axis C axis A axis

A: 4Mo-0.4B 2.935 4.687 3.242

B: 4Mo-0.4B-HIP 2.936 4.689 3.250

Difference(B - A) +0.001 +0.002 +0.008

C: Ti-6Al-4V¹⁴⁾ 2.927 4.676 3.228

D: Ti-6Al-4V(900℃⇒WQ)¹⁵⁾ 2.931 4.696 3.299

Difference(D - C） +0.004 +0.020 +0.071

その他の要因として旧 β 粒の影響が考えられる．伊藤らの結果では MIM 製

Ti-6Al-4V-4Mo合金焼結体の焼結時間を延長すると旧β粒が粗大化するために延

性が低下するとの報告がある ¹⁶⁾．そこで，EBSD による旧 β 粒の観察を実施し た．β相のみを表示したIPFマッピング像をFig. 4.12に示す．HIP処理によって 旧β粒は粗大化していることが確認できる．今回，HIP処理の処理温度としては，

Ti-6Al-4Vのβ変態点1273 K以下のα+β域である1173 Kを選定した．これは二

相域で処理を行うことで HIP 処理中の粒成長を抑制することが目的である．し かしながら，4Mo-0.4Bにおいては著しい粒成長が発生していた．この原因とし てはMoの添加が考えられる．Moはβ安定化元素であるために，β変態点を低 下させる．Fig. 4.13にTi-Moの状態図を示す．状態図上では4 mass%のMo添加 によって，Tiの変態点は約40 Kほど低下することがわかる．非常に粗い推定で あるものの，Ti-6Al-4Vのβ変態点1273 Kに対して，4Mo-0.4Bのβ変態点は1233 K程度と考えられ，HIP処理温度1173Kにおいて4Mo-0.4Bはβ単相域ではなか ったものと考えられる．但し，α相の体積率はTi-6Al-4V組成よりも少なかった と推定され，そのために粒成長が生じたと考えられる．

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Fig. 4.12 IPF mapping images extracting only β phase. Group of dots in same color may indicate each single prior β grain.

Fig. 4.13 Phase diagram of Ti-Mo¹⁾.

20 µm (a) 4Mo-0.4B-4h

(b) 4Mo-0.4B-HIP

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