In-situ polarized neutron observation of magnets and steel materialsduring heat treatment at high field and high temperature
| Project/Area Number |
21K03784
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発 |
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Principal Investigator |
河村 幸彦 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 技師 (30528071)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 淳市 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 主任研究員 (40354899)
大石 一城 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 副主任研究員 (60414611)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 鉄鋼材料 / 磁石材料 / 高磁場・高温 / 中性子小角散乱 / 中性子小角散乱実験 / 粘性・強度 |
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| Outline of Research at the Start |
鉄鋼・磁石材料は、高磁場下で熱処理をすることで材料特性が向上する。その材料特性の評価の多くは熱処理後の状態の評価であった。中性子は透過能力が高く、熱処理中材料のその場測定ができ、材料特性を向上させる最適化条件を探るための有効な手段である。J-PARC MLFの「大観」は、結晶粒のサイズや析出物、粒界、配向などを調べるために有効な小角散乱検出器や結晶構造の変化を調べるための背面検出器を備えており、ミクロからナノ構造の同時評価が可能である。高磁場下における熱処理過程をその場測定することで、材料特性を向上させるための最適化条件を探る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄鋼、磁石材料の高磁場・高温処理過程における構造変化について中性子を用いたその場観察を実現するために必要なレーザー加熱装置を整備・調整をしている。昨年度、動作試験をしていた時、光学ユニットの発熱事象が起こった。そこで、装置を点検したところ光ファイバーと光学ユニット中のレンズの破損がみつかり交換用の部品を手配した。
本年度は、光ファイバー及び交換用のレンズが入手できたので光学ユニットへ組み込んだ後、光学ユニットをレーザー加熱装置本体に取り付けレーザーの位置調整をし、チタン及び鉄の試料片を用いて動作試験を行い1000℃まで加熱できることを確認した。また、安全対策として光ファイバーと光学ユニットの接続部の保護具を製作・取り付けをした。
J-PARC MLF(物質・生命研究施設）のBL-15「大観」において、１Tesla電磁石とレーザー加熱装置を組み合わせて、電磁石及びレーザー加熱装置の影やアルミカバーから散乱される中性子の寄生散乱の影響を調べ、バックグランド低減措置をした。また、鉄鋼材料を、磁場中で300 ℃の温度に加熱し中性子小角散乱実験を行なった。中性子小角散乱プロファイルがわずかだが変化しており構造変化をしている様子が観測された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度に装置の不具合が発生し、計画に遅れが生じたが部品の交換と装置の調整を改良を行い1000℃まで試料を加熱することができた。また、J-PARC MLF「大観」でレーザー加熱装置を用いた中性子小角散乱測定のコミッショニングを行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
1 Tesla用レーザー加熱装置の整備は順調に進んでおり。金属材料を研究している、企業・大学と協力し試料を準備している。J-PARC MLF BL-15のビームタイムは確保しているので、1 Tesla電磁石を用いて、高温で中性子小角散乱測定を行い、昇温過程や高温に保った状態での構造変化を時間分解して解析をおこなう予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
