摩擦攪拌接合部における加工誘起相変態の統一的理解と積極的活用
| Project/Area Number |
21K14418
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山下 享介 大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (20829080)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 中Mn鋼 / TRIP効果 / 加工誘起マルテンサイト / 中性子回折 / 摩擦攪拌接合 / その場観察 / 相安定性 / 残留オーステナイト / 加工誘起変態 / 不均一変形 / 複合組織鋼 / マルテンサイト変態 |
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| Outline of Research at the Start |
中Mn鋼の機械的特性にはオーステナイト(γ)が変形中にマルテンサイト(α')となる加工誘起相変態が重要な役割を果たす。微細組織制御が可能な摩擦攪拌接合(FSW)によりγの安定性をも制御できれば、接合部においても加工誘起相変態の活用が期待できる。しかし、接合部に形成されたγの加工誘起相変態挙動は不明瞭である。本研究では、微細組織形態の異なる種々の中Mn鋼に対しFSWを施し、接合部の微細組織の形成機構、加工誘起相変態挙動と機械的特性に対する各構成相の役割、生成したα'のバリアント選択則と力学特性をそれぞれ明確化し、接合部における加工誘起相変態の活用を目指すとともにα'変態に対する理解も深める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
3~10 mass%のマンガンを含む中Mn鋼は、準安定なFCC構造のオーステナイト(γ)が変形中に硬質なBCCもしくはBCT構造のマルテンサイト(α’)へと加工誘起相変態することで、優れた強度と延性の両立を実現している。この優れた機械的特性を発現するためには、γの変形に対する安定性が重要となるため、熱処理によって安定性を制御している。実際に構造部材として使用する場合、接合する必要があるが、既存の溶融溶接法ではγを残存させつつ、安定性を制御することは困難である。そのため、本研究では摩擦攪拌接合(FSW)に着目し、接合条件を最適化することで、接合部においてもγを残存させ、加工誘起相変態による機械的特性の改善を活用することを目指した。
2023年度では、2022年度に実施した比較的低温または高温でFSWした継手接合部に対する引張変形中その場中性子回折法より得られた結果を詳細に解析した。より低温でFSWを施した試料は比較的大きな全伸びを示したが、これは変形後期まで加工硬化率を維持できたことに起因した。γはFSWの条件によらず巨視的な降伏前から加工誘起相変態を開始しており、変形中の強度にほぼ寄与していなかった。いずれの試料においても引張強度に到達する前にほぼ全てのγは変態していた。低温でFSWを施した継手接合部の変形後期における加工硬化率の維持は、主に変形前から存在していたα’や加工誘起α’と母相フェライト(α)間の応力分配によってもたらされたと予想された。γの加工誘起相変態を接合部で活用する上では、接合部に変形に対する安定性の高いγをより多く残存させる必要があるため、2022年度に実施したFSWよりもさらに低温となる条件で接合できるかを検討した。その結果、回転数200 rpm、接合速度250 mm/minの条件で接合ツールの破損なく無欠陥での接合に成功した。
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Report
(3 results)
Research Products
(32 results)
