2021 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication and Control for Kink Deformation With Mille-feuille Structures of New Metals and Polymers
| Project Area | Materials science on mille-feullie structure -Developement of next-generation structural materials guided by a new strengthen principle- |
|---|
| Project/Area Number |
18H05483
|
|---|
| Research Institution | Yamagata University |
|---|
Principal Investigator |
伊藤 浩志 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (20259807)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺田 大将 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (80432524)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
|
| Keywords | 高分子系ミルフィーユ構造材料 / 金属系ミルフィーユ構造材料 / 特殊加工法 / キンク形成 / キンク強化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ミルフィーユ構造のキンク強化発現機構を新規金属・セラミックス・高分子系ミルフィーユ構造「物質」に対して、様々な塑性加工法によりキンク形成と強化を実現した新規ミルフィーユ構造（MFS）「材料」を創製することを目的としている。
高分子系において、１）ブロックコポリマーによるMFS作製とキンク形成、２）多層フィルムを用いたMFSの形成とキンク形成、３）結晶性高分子の高圧プレスによるキンク形成に関して取り組んだ。１）では、ラメラ構造を有するSBSブロックコポリマーに対して一軸延伸によるキンク形成加工を行った結果、MFSが折れ曲がるキンク構造が確認された。２）では、PS/PBT多層フィルムでは３２０層を有するMFSを作製した。この多層フィルムに圧延加工を施すことで、キンク形成が確認され、さらに結晶転移が生じることが分かった。３）では、結晶性ポリマーPPについてプレス圧延を行った。その結果、圧延回数を増やすことにより最大強度が大きくなることが分かった。PP の小角X 線散乱画像の結果、4 点パターンが現れ、これは圧延によりキンク構造が現れたということを示唆している。また、この圧延サンプルは未圧延サンプルと比較し、5倍以上の高強度を示した。
Mg以外の新規金属系ミルフィーユ物質として、Al-Znに着目し研究を行った。これら積層材料では、8サイクル以上のARB加工でキンク導入が確認され、層間がキンク帯の導入に影響することを明らかとした。Al-Agに対して析出時効処理と冷間圧延によりMFSが形成され、圧縮試験によってキンク帯形成が確認できた。Al-Ag時効析出材では、その硬さはキンク導入量に対して変化していなかった。
今後は、これまで検討してきた材料でのキンク帯とキンクサイズによる強化率の解析を行う等、MFSのキンク強化理論を確立する為に実験的アプローチを加速する。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度、高分子系においては、高分子系ミルフィーユ構造（MFS）物質に対して、キンク形成とキンク強化の観点から研究を取組んだ。MFS、MFSへのキンク形成とさらにキンク強化の関係を明確にすることが目的であり、計画通りの進展がなされた。
塑性加工を行うミルフィーユ物質は、他の研究班から供給され班内連携等によっても、想定される物質を本研究班で作製し、塑性加工の基礎検討を開始し、延伸、圧延、固相押出加
工等に取組んだ。Mg以外の新規金属系においても、ひずみ量やひずみ速度を制御しながら圧延を施すことで、各物質のキンク形成能力を評価し、加工条件とキンク形成に関する基礎的知見を蓄積することが出来た。
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、これまでの成果をもとに、高分子系・金属系新規ミルフィーユ物質に対して汎用塑性加工法（圧延・押出・引張）や特殊加工法（固相押出・ARB・ECAP・HPTなど）によるキンク形成の検討をさらに進め、キンク形成とキンク強化の関係を明確にすることを継続的に行う。既に、キンク形成が確認されたサンプルもあるが、さらに材料とする場合は、より広範囲で均一化・安定化が必須である。これらのキンク形成の確認とともに、加工条件とキンク形成の関係の整理、そのキンク強化メカニズムの解析を進める。さらに、次年度は最終年度であり、他班（A02班やA03班）と協力してキンク強化の発現メカニズムの解明、一般化ミルフィーユ条件およびキンク形成条件を明らかにするための検討を進める。
|
