トワイマン効果を用いたバルクナノメタルの残留応力・ひずみの評価とその制御

• Project Area: Bulk Nanostructured Metals -New Metallurgy of Novel Structural Materials
• Project/Area Number: 25102701
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 佐藤 裕之 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (10225998)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 構造材料 / 超微細粒 / 開放応力 / 応力テンソル / 2D-XRD / 長時間強度 / 超微粒子 / 寿命予測 / クリープ

Outline of Annual Research Achievements

（１）バルクナノメタルのマクロな残留応力の評価：残留応力と残留ひずみの評価方法について検討した。バルクナノメタルのように小型の試験材を対象として残留応力を測定する方法を検討するため，Ｘ線を用いた残留応力の測定方法について，東北大学の協力を得つつ，2D-XRD法の適用可能性について検討し，測定した。また，穿孔法によるひずみ-残留応力測定法についても実験した。提供を受けたバルクナノメタルの残留応力テンソルの測定を試み，残留応力の主応力と主軸の評価を行い次の結果を得た。ARB法により作成したバルクナノメタルの残留応力の主軸は，圧延方向と一致しており，熱処理によって主応力の大きさは変化するものの主軸の方向は変化しない。残留応力から見積もられるひずみは，バルクナノメタルの作成方法にも依存する。
（２）マクロな変調組織を持つ合金の強化法の検討
結晶粒径や硬度に分布や変調構造を作り込む方法として複合負荷による方法を実験的に検討し，室温強度と高温強度とマクロ組織の様相との関係を検討した。アルミニウム合金では，室温強度と高温強度（クリープ強度）を同時に改善できる場合のあることを見いだした。ホールペッチの関係やいわゆるDornの式からは，結晶粒の微細化による強度変化は，室温と高温では相反する依存性を持ち，広い温度範囲で強度を改善することは困難と予想されるが，組織の不均一さを積極的に生かすことによる室温強度と高温強度の同時改善の可能性を示した。高温強度の評価法として，代表者が提唱している「ひずみ加速指数」を用いる方法を改善して用いた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Extrapolation of Sigmoidal Creep Curve by Strain Acceleration Parameter (2014)
  • Author(s): Hiroyuki Sato, Kosuke Omote, Akira Sato, and Kouki Ueno
  • Journal Title: Key Engineering Materials Volume: 592-593 Pages: 606-609
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.592-593.606
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extrapolation of Creep Curve and Creep rate by Strain Acceleration Parameter in Al-Mg Solid Solutions (2014)
  • Author(s): Hiroyuki Sato, Kosuke Omote, and Akira Sato
  • Journal Title: Materials Science Forum Volume: 794-796 Pages: 307-312
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.794-796.307
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Formation of Microstructural Gradient of AA2017 by RBT at Ambient Temperature (2014)
  • Author(s): Kouki Ueno, Akira Sato and Hiroyuki Sato
  • Journal Title: Materials Science Forum Volume: 794-796 Pages: 1233-1238
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.794-796.1233
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ひずみ加速指数によるCu-Al固溶体のクリープ曲線の区間評価 (Partitioning and Evaluation of Creep Curve of Cu-Al Solid Solutions by Strain Acceleration and Transition Objective Index) (2014)
  • Author(s): 佐藤麗, 表晧介, 前田悠太郎, 佐藤裕之
  • Journal Title: 銅と銅合金 Volume: 53 Pages: 111-116
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Distribution of residual stresses in 1070 single phase aluminum with grain size gradient formed by RBT treatment (2014)
  • Author(s): Y. Enomoto, T. Nishimura, H. Sato and S.-I. Tanaka
  • Journal Title: Materials Science Forum Volume: 768-769 Pages: 343-350
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of internal and residual stresses measured by strain-dip test and XRD during high temperature deformation of Al-Mg solid solutions (2014)
  • Author(s): H. Sato, Y. Enomoto, K. Omote, and S.-I. Tanaka
  • Journal Title: Materials Science Forum Volume: 768-769 Pages: 351-357
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/msf.768-769.351
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extrapolation of Creep Curve and Creep Rate by Strain Acceleration Parameter in Al-Mg Solid Solution Alloys (2014)
  • Author(s): Hiroyuki Sato, Kosuke Omote, and Akira Sato
  • Journal Title: Materials Science Forum Volume: 未定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 佐藤 麗, 表 晧介, 前田 悠太郎, 佐藤 裕之 (2014)
  • Author(s): ひずみ加速指数によるCu-Al固溶体のクリープ曲線の区間評価
  • Journal Title: 銅と銅合金 Volume: 未定
  • Peer Reviewed
• [Presentation] BNM の在留応力と残留ひずみの評価 (2015)
  • Author(s): 佐藤裕之
  • Organizer: 「バルクナノメタル 常識を覆す新しい構造材料の科学」 平成26 年度 バルクナノメタル全体報告会
  • Place of Presentation: キャンパスプラザ京都
  • Year and Date: 2015-03-04
• [Presentation] RBTによって形成した組織勾配を持つA2017のクリープ曲線の定量評価 (2014)
  • Author(s): 前田悠太郎，上野功樹，佐藤麗，佐藤裕之
  • Organizer: 日本金属学会2014年秋期講演大会(第155回)
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-26
• [Presentation] バルクナノメタルの残留応力 ―新しい構造材料への期待― (2014)
  • Author(s): 佐藤裕之
  • Organizer: 日本金属学会2014年秋期講演大会 (シンポジウム，バルクナノメタルIV)
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-26
  • Invited
• [Presentation] 2D-XRD法によるバルクナノメタルの残留応力テンソルの評価 (2014)
  • Author(s): 佐藤麗，佐藤裕之，田中俊一郎
  • Organizer: 日本金属学会2014年秋期講演大会(第155回)
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-24
• [Presentation] Extrapolation of Creep Curve and Creep rate by Strain Acceleration Parameter in Al-Mg Solid Solution Alloys (2014)
  • Author(s): 佐藤裕之，表皓介，佐藤麗
  • Organizer: 第14回アルミニウム合金に関する国際会議 (ICAA14)
  • Place of Presentation: トロンハイム，ノルウェー
  • Year and Date: 2014-06-19
• [Presentation] Formation of Microstructural Gradient of A2017 by RBT at Ambient Temperature (2014)
  • Author(s): 上野功樹，佐藤麗，佐藤裕之
  • Organizer: 第14回アルミニウム合金に関する国際会議 (ICAA14)
  • Place of Presentation: トロンハイム，ノルウェー
  • Year and Date: 2014-06-17
• [Presentation] Extrapolation of Sigmoidal Creep Curve by Strain Acceleration Parameter (2013)
  • Author(s): ○Hiroyuki Sato, Kosuke Omote, Akira Sato, and Kouki Ueno
  • Organizer: Seventh International Conference on MATERIALS STRUCTURE & MICRO MECHANICS OF FRACTURE (MSMF7)
  • Place of Presentation: Brno, Czech Republic
• [Presentation] RBTにより組織勾配を形成したAl合金の高温強度 (2013)
  • Author(s): ○上野 功樹、佐藤 麗、佐藤 裕之
  • Organizer: 日本金属学会高温強度と組織形成の材料科学研究会
  • Place of Presentation: 宮城県刈田郡
• [Presentation] ひずみ加速指数によるクリープ曲線の比較 (2013)
  • Author(s): ○佐藤 麗、表 皓介、佐藤 裕之
  • Organizer: 日本金属学会高温強度と組織形成の材料科学研究会
  • Place of Presentation: 宮城県刈田郡
• [Presentation] ひずみ加速指数の評価によるクリープ曲線の新しい区間分類の提案 (2013)
  • Author(s): ○佐藤 裕之、佐藤 麗、 表 皓介
  • Organizer: 日本金属学会2013年秋期講演大会(第153回)
  • Place of Presentation: 金沢大学
• [Presentation] RBT処理による2017合金の高温クリープ強度と室温強度の同時改善 (2013)
  • Author(s): ○上野 功樹、佐藤 麗、佐藤 裕之
  • Organizer: 日本金属学会2013年秋期講演大会(第153回)
  • Place of Presentation: 金沢大学
• [Presentation] ひずみ加速指数によるクリープ曲線の区間評価 (2013)
  • Author(s): ○佐藤 裕之、佐藤 麗
  • Organizer: 日本銅学会第53回講演大会
  • Place of Presentation: 関西大学
• [Presentation] Evaluation of strain rate change during creep in sinter of ultrafine particles made by arc plasma method (2013)
  • Author(s): ○Hiroyuki Sato, Kosuke Omote, Akira Sato, Kouki Ueno
  • Organizer: International conference on Processing & manufacturing of advanced materials (Processing, Fabrication, Properties, Application, THERMEC2013)
  • Place of Presentation: Las Vegas, NV, USA
  • Invited
• [Presentation] トワイマン効果を用いたバルクナノメタルの残留応力・ひずみの評価とその制御
  • Author(s): 佐藤 裕之
  • Organizer: H25年度 バルクナノメタル 第一回全体研究会
  • Place of Presentation: キャンパスプラザ京都
• [Presentation] ひずみ加速指数によるクリープ曲線の定量評価とクリープ曲線の外挿法の提案
  • Author(s): ○佐藤 裕之,表 晧介,上野 功樹,佐藤 麗
  • Organizer: 日本金属学会春期講演大会（2014）
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Presentation] 遷移クリープが明瞭に現れるクリープ曲線の外挿方法の比較
  • Author(s): ○佐藤 麗, 表 皓介,上野 功樹,佐藤 裕之
  • Organizer: 日本金属学会春期講演大会（2014）
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Presentation] アルミニウム合金のマクロ組織に及ぼすRBT処理の影響
  • Author(s): ○上野功樹, 佐藤麗,佐藤裕之
  • Organizer: 日本金属学会春期講演大会（2014）
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Presentation] Proposal of new extrapolation method of creep curve by Strain-Acceleration- Parameter
  • Author(s): Hiroyuki Sato
  • Organizer: Omega Method Workshop
  • Place of Presentation: 東京都千代田区
  • Invited
• [Presentation] ひずみ速度のひずみ依存性の評価に基づくクリープ曲線の外挿
  • Author(s): 佐藤 裕之
  • Organizer: 金属材料の高温変形と耐熱特性講演会
  • Place of Presentation: 仙台市青葉区
  • Invited
• [Presentation] 高温クリープ現象と内部応力との関係 材料特性発現因子としての多様な微視的ひずみ場の解明-2
  • Author(s): 佐藤 裕之
  • Organizer: 日本鉄鋼協会 評価・分析・解析部会 合同研究会
  • Place of Presentation: 仙台市青葉区
  • Invited
• [Presentation] ひずみ加速指数によるクリープ曲線の形状評価と寿命予測法の提案
  • Author(s): 佐藤 裕之
  • Organizer: 日本材料学会 第６２期第２回 高温強度部門委員会
  • Place of Presentation: 東京都千代田区
  • Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] 超微細Al合金粉末および高強度Al合金成形体の製造方法、ならびに超微細Al合金粉末および高強度Al合金成形体 (2013)
  • Inventor(s): 国立大学法人弘前大学、カミテック株式会社
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人弘前大学、カミテック株式会社
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2013-11-19