| Project/Area Number |
20K21083
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
SHIBATA Akinobu 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, グループリーダー (60451994)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
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| Keywords | 脆性破壊 / マルテンサイト鋼 / 塑性変形 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究ではマルテンサイト鋼において生じる脆性破壊を研究対象とし，クラック進展抵抗曲線解析によりマクロ破壊特性を評価すると伴に，走査型電子顕微鏡像を用いたデジタル画像相関法により，各破壊素過程におけるクラック近傍領域のミクロスケールでの塑性変形挙動をその場解析により詳細に調べる．そして得られた結果を基に，各破壊素過程における原子スケール破壊特性／ミクロスケールでの塑性変形挙動／マクロ破壊特性の定量相関を解明する．本研究は，破壊現象におけるこれまでの定性的・現象論的な議論からの脱却・発展を目指すものである．
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| Outline of Final Research Achievements |
The present study investigated microscopic plastic deformation behavior accompanying fracture through scanning electron microscopy - electron backscattering diffraction(SEM-EBSD), digital image correlation(DIC) technique, and finite element simulation. For hydrogen-related intergranular fracture, the intense localization of plastic deformation around the crack tip was confirmed by SEM-EBSD. The hydrogen-related quasi-cleavage cracks formed at the surface of the notch root. The finite element simulations revealed that the plastic strains were maximum at the initiation sites of the quasi-cleavage cracks. Moreover, we confirmed by DIC technique that hydrogen enhanced the local plastic deformation. The relationship between martensite microstructure and plastic deformation behavior under tensile deformation was analyzed by DIC technique. The results suggested that plastic deformation was preferentially accumulated around the prior austenite grain boundaries.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では，マルテンサイト鋼の脆性破壊という具体的な現象において，その破壊過程におけるミクロスケール塑性変形挙動をSEM-EBSD解析，デジタル画像相関法，有限要素シミュレーションにより定量的に評価した．この結果は，破壊現象における原子スケール破壊特性 / ミクロスケールでの塑性変形挙動 / マクロ破壊特性の定量相関解明に関しての道筋を示したものであるため，破壊研究分野を飛躍的に発展させる契機となる可能性を十分に有していると言える．さらに脆性破壊を抑制するための材料組織制御法に繋がるため，耐破壊特性に優れた材料開発を通して，安全・安心な社会を構成するための社会基盤の構築に貢献しうるものである．
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