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弾性異常合金のバルクナノメタル形成機構解明と理想強度までの超高強度化

Publicly Offered Research

Project AreaBulk Nanostructured Metals -New Metallurgy of Novel Structural Materials
Project/Area Number 23102514
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionToyota Central R&D Lab., Inc.

Principal Investigator

古田 忠彦  株式会社豊田中央研究所, 材料プロセス研究部・鉄鋼材料プロセス研究室, 主任研究員 (40394506)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
Fiscal Year 2012: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2011: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Keywords弾性異常合金 / 超高強度化 / ナノ結晶粒 / 転位運動抑制 / Fe基理想強度合金 / ナノ組織化 / Fe-Ni-Co-Ti / 超高強度 / 高延性 / 強加工
Outline of Annual Research Achievements

平成24年度では、bcc構造を有するFe-Ni-Co-Ti系弾性異常合金について、 High-pressure torsion(HPT)加工で超高強度化が得られた要因を解析するため、3次元アトムプローブ(3DAP)によるナノスケールでの粒内、粒界における構成元素の組成分析およびナノ結晶粒の詳細なTEM観察ならびにHPT加工時のせん断応力測定を実施した。
3DAPの解析結果から、各構成元素は、粒内、粒界を問わず、ほぼ均一に分布しており、粒界偏析や、粒内クラスターなどの存在は認められなかった。一方、詳細なTEM観察を実施した結果、5-50nmの環状のコントラストを観察することができた。この環状コントラストの成因については、結晶粒同士の結晶方位あるいは格子面方位の一致によるものと理解でき、その部位を原子分解能で見ると、環状コントラストが見える部位にて格子縞が強く現れている様子が観察された。この格子縞の詳細な形成過程については、今後の検討課題ではあるが、転位運動の抑制に重要な役割を演じていることが予想された。
トルク測定の結果からせん断応力~せん断ひずみ線図を求め、HPT加工中の実せん断応力を実測した。せん断応力は、10程度のせん断ひずみにて、約3.1GPaに達し、Fe-Ni系合金の弾性定数から見積もった理想強度とほぼ一致していた。HPT加工初期の0.25回転後のTEM観察結果から、既にナノ結晶化が進行していることとも考えあわせると、HPT加工初期からの理想せん断変形による特異な塑性変形が、本Fe基合金の組織微細化の担い手であると推察される。
本科研費研究で得られた結果をもとに、fcc系Fe基合金などに展開を図り、高強度金属材料の開発に繋げたいと考えている。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2012 2011

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (14 results) (of which Invited: 3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] High Strength Fe-Ni-Co-Ti Allo2012

    • Author(s)
      倉本繁
    • Journal Title

      RD Review of Toyota CRDL

      Volume: 43 Pages: 1-10

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Mechanical Properties of Cold-Worked Fe-Ni-Co-Ti Alloy with Elastic Anomaly2012

    • Author(s)
      古田忠彦
    • Organizer
      Materials Science and Engineering
    • Place of Presentation
      Darmstadt, Germany
    • Year and Date
      2012-09-25
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 弾性異常を有するFe-Ni基合金の組織微細化挙動と機械的性質2012

    • Author(s)
      古田忠彦
    • Organizer
      日本金属学会2012年秋期講演大会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      2012-09-17
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Mechanical Properties of Ultrahigh Strength Fe-Ni Based Alloys with Lattice Softening2012

    • Author(s)
      古田忠彦
    • Organizer
      16th International Conference on Strength of Materials
    • Place of Presentation
      Bangalore, India
    • Year and Date
      2012-08-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Unusual Mechanical Properties of Bulk Nanostructured Fe-Ni-Co-Ti Alloys2012

    • Author(s)
      古田忠彦
    • Organizer
      International Workshop on Bulk Nanostructured Metals
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2012-06-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Strengthening of Fe-Ni based alloys with elastic anomaly up to ideal strengt2012

    • Author(s)
      古田忠彦
    • Organizer
      NIMS Conference 2012
    • Place of Presentation
      Tsukuba, Japan
    • Year and Date
      2012-06-03
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Ultrahigh Strength and High Ductility in Nano-Twinned Nano-Grained Fe-Ni-Co-Ti Allys2012

    • Author(s)
      K.Edalati
    • Organizer
      2012日本金属学会春期講演大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-03-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 超高強度Fe-Ni-Co-Ti合金の機械的性質に及ぼす冷間加工方法の影響2012

    • Author(s)
      古田忠彦
    • Organizer
      2012日本金属学会春期講演大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-03-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 冷間加工によるゴムメタルの結晶粒微細化挙動2012

    • Author(s)
      倉本繁
    • Organizer
      2012日本金属学会春期講演大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-03-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of Alloy Composition on Mechanical Properties of Bulk Nanostructured Fe-Ni-Co-Ti Alloys Produced by High-Pressure Torsion2012

    • Author(s)
      T.Furuta
    • Organizer
      TMS 2012 Annual Meeting
    • Place of Presentation
      スワンリゾートOrland(アメリカ)
    • Year and Date
      2012-03-13
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Localized Crystal Rotation in Gum Metal at Ideal Strength2012

    • Author(s)
      S.Kuramoto
    • Organizer
      TMS 2012 Annual Meeting
    • Place of Presentation
      スワンリゾートOrland(アメリカ)
    • Year and Date
      2012-03-12
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノ結晶化したFe-Ni-Co-Ti合金の圧縮変形挙動2011

    • Author(s)
      古田忠彦
    • Organizer
      2011日本金属学会秋期講演大会
    • Place of Presentation
      沖縄カルチャーリゾートフェストーネ(沖縄県)
    • Year and Date
      2011-11-08
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] ゴムメタルにおける理想せん断変形中の局所結晶回転挙動2011

    • Author(s)
      倉本繁
    • Organizer
      2011日本金属学会秋期講演大会
    • Place of Presentation
      沖縄カルチャーリゾートフェストーネ(沖縄県)
    • Year and Date
      2011-11-08
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Plastic Deformation Behavior by Ideal Shear of Nanocrystalline Fe-Ni-Co-Ti Alloy with Elastic Anomaly2011

    • Author(s)
      T.Furuta
    • Organizer
      2nd International Workshop on the Plasticity of Nasnocrystalline Metals
    • Place of Presentation
      Victor's Seehotel Weingartner(ドイツ)
    • Year and Date
      2011-09-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Mechanical Properties of Nanocrystalline Iron-Based Alloys with Lattice Softening Produced by High-Pressure Torsion2011

    • Author(s)
      T.Furuta
    • Organizer
      E-MRS 2011 Fall Meeting
    • Place of Presentation
      ポーランド工科大学(ポーランド)
    • Year and Date
      2011-09-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 鉄合金2012

    • Inventor(s)
      古田忠彦, 倉本繁, 堀田善治, カベーエダラチ
    • Industrial Property Rights Holder
      豊田中央研究所九州大学
    • Industrial Property Number
      2012-053958
    • Filing Date
      2012-03-12
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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