| Project/Area Number |
21H04081
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
2140:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Chiba Masaki 東北大学, 多元物質科学研究所, 技術一般職員
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥470,000 (Direct Cost: ¥470,000)
Fiscal Year 2021: ¥470,000 (Direct Cost: ¥470,000)
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| Keywords | X線応力測定 / 極点図測定 / ひずみ測定 / 結晶方位測定 / Fe-Ga合金 |
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| Outline of Research at the Start |
大規模建造物に使用されているFe基構造材料は、複雑な応力存在下で使用されている。応力は材料の破壊に影響を与えており、安全性評価のために非破壊で高精度な応力測定法の確立が求められている。磁場・振動を利用した応力測定は、非破壊でその場(in situ)の評価が可能である。またX線回折法を利用した2D法は、3軸方向の応力測定が高精度に行える。本研究では、試料に磁場・振動を印加可能な治具をX線応力測定装置に装着し、2D法による応力測定を行う。これにより、磁場・振動によって誘起された応力を高精度に実測できる。また電子後方散乱回折法(EBSD)により、材料の結晶方位を考慮した力学的特性の評価を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
本研究では磁場と応力の関係性を調べるため、Fe-Ga合金単結晶を圧延し、磁歪に及ぼす影響を調べた。圧下率が高いほど結晶方位が広がり、ひずみが多く導入されていた。また、圧下率が高いほど磁化・磁歪が小さくなったことがわかった(397 kA/mの磁場を印加)。塑性ひずみ導入により磁区が細分化し、磁壁の移動が阻害されたためだと考えられる。cosα法を用いて、応力測定を行った(280 kA/mの磁場を印加)。磁場印加時で磁場印加方向の圧縮応力が減少し、磁場印加方向と垂直の方向の圧縮応力が増加していることがわかった。これは、磁場により試料の体積変化が生じ、内部の応力状態が変化していることを示唆している。
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究ではX線回折装置(XRD)で極点図、応力測定を行い、電子線後方散乱回折装置(EBSD)で試料表面のひずみ状態を可視化し、振動試料型磁力計(VSM)で磁化測定、磁歪測定を行った。多面的な手法を用いて磁性材料の力学的なメカニズムを評価することができた。これらの手法を用いることにより、応力・ひずみの変化を実測値だけでなく、結晶方位や磁区構造といった見地から評価することができる。そのため応力評価技術の深化を図ることができ、学術的・社会的に意義があると考えられる。
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