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2011 Fiscal Year Annual Research Report

バルクナノメタルにおける力学特性の解明と変形理論構築

Planned Research

Project AreaBulk Nanostructured Metals -New Metallurgy of Novel Structural Materials
Project/Area Number 22102006
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

加藤 雅治  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (50161120)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 尾中 晋  東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (40194576)
友田 陽  茨城大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90007782)
田中 將己  九州大学, 大学院・工学研究院, 助教 (40452809)
紙川 尚也  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30530894)
兼子 佳久  大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40283098)
Keywords構造材料 / 結晶粒界 / 結晶欠陥 / 力学物性 / 物性実験
Research Abstract

純金属及び合金のバルクナノメタルの力学特性と変形機構について考察した,実験的には,種々の温度やひずみ速度による引張試験,疲労試験,破壊試験などを系統的に遂行するとともに,変形中のその場観察も行って,変形による内部組織の発達過程を調べた.
超微細粒Alに繰返し変形を加えることで形成された転位組織の安定性を,その後の引張変形に伴う転位組織の変化から議論した.また,Co-Fe粒子が分散したCu合金超微細粒組織の焼鈍に伴う変化を調べ,転位上に析出した粒子が超微細結晶粒組織の熱的安定性向上に寄与することを見出した.超微細粒電解析出鉄における特異な塑性変形機構を集合組織,結晶粒径,粒界性格,転位運動(転位密度変化),粒応力,水素挙動に関する実験結果から総合的に考察した.ECAP加工により形成されたナノ双晶を有するステンレス鋼では500℃の焼鈍までは加工時の硬さを保つことを示し,ナノ双晶構造から構成される微細結晶粒材料の特異性を明らかにした.微細結晶粒組織を持つ鋼を試料とした実験を行い,バルクナノメタルにおける低温脆性向上の原因が,転位源として働き得る粒界の増加によって説明できることを示した.さらに,繰返しチャンネルダイ圧縮接合を考案し,この超強加工プロセスにより厚肉角棒材の結晶粒超微細化と高強度化が実現可能であることを実証した.
上記のような多面的かつ系統的な実験によって明らかになった力学特性及び得られたデータを相互に比較検討し,普遍性や特殊性を念頭に置いて,実験結果の総合的な整理を行った.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

塑性変形挙動解明のための各種力学試験,疲労と破壊に関する系統的な研究,多様な手法での組織観察(特に,変形中の試料のその場観察)が順調に進み,実験結果と解析結果を基にしてのバルクナノメタルにおける力学特性の解明と変形理論の構築を進めるために十分な状況であるため.

Strategy for Future Research Activity

これまでの方針を推し進め,今後とも,精力的に研究を進めていきたい.

  • Research Products

    (31 results)

All 2012 2011

All Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (18 results)

  • [Journal Article] Effect of deformation temperature on microstructure evolution in ARB processed ultralow carbon IF steel2012

    • Author(s)
      N. Kamikawa
    • Journal Title

      Mater. Trans.

      Volume: 53 Pages: 30-37

    • DOI

      10.2320/matertrans.MD201115

  • [Journal Article] Fatigue crack growth and related microstructural evolution in ultrafine grain copper processed by ECAP2012

    • Author(s)
      A.Vinogradov, T.Kawaguchi, Y.Kaneko, S.Hashimoto
    • Journal Title

      Mater.Trans.

      Volume: 53 Pages: 101-108

    • DOI

      10.2320/matertrans.MD201123

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of grain boundaries on fracture toughness in ultrafine-grained metals by atomic-scale computational experiments2012

    • Author(s)
      T.Shimokawa, M.Tanaka, K.Higashida
    • Journal Title

      Mater.Sci.Forum

      Volume: 706-709 Pages: 1841-1846

    • DOI

      210.143.90.76-05/01/12,21:43:57

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Si addition on mechanical properties of copper severely deformed by accumulative roll-bonding2011

    • Author(s)
      T.Kunimine, T.Fujii, S.Onaka, N.Tusji, M.Kato
    • Journal Title

      J.Mater.Sci.

      Volume: 46 Pages: 4290-4295

    • DOI

      10.1007/s10853-010-5235-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inverse temperature dependence of activation volume in ultrafine-grained copper processed by accumulative roll-bonding2011

    • Author(s)
      T.Kunimine, T.Aragaki, T.Fujii, S.Onaka, M.Kato
    • Journal Title

      J.Mater.Sci.

      Volume: 12 Pages: 4302-4307

    • DOI

      10.1007/s10853-010-5243-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low-cycle fatigue of ultrafine-grained aluminum at low temperatures2011

    • Author(s)
      Y.Nakanishi, T.Fujii, S.Onaka, M.Kato
    • Journal Title

      Mater.Trans.

      Volume: 52 Pages: 890-894

    • DOI

      10.2320/matertrans.L-MZ201103

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hydrogen behavior in an ultrafine-grained electrodeposited pure iron2011

    • Author(s)
      Y.Su, Y.Tomota, J.Suzuki, M.Ohnuma
    • Journal Title

      ISIJ Int.

      Volume: 51 Pages: 1535-1540

    • DOI

      10.2355/isijinternational.51.1534

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stress partitioning behavior in an fcc alloy evaluated by in situ/ex situ EBSD-Wilkinson method2011

    • Author(s)
      M.Ojima, Y.Adachi, S.Suzuki, Y.Tomota
    • Journal Title

      Acta Mater.

      Volume: 59 Pages: 4177-4185

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2011.03.042

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] DP鋼の引張変形のマイクロメカニックスモデルと中性子回折による検討2011

    • Author(s)
      大貫貴久、阿曽尾一也、友田陽、ステファヌス ハルヨ
    • Journal Title

      鉄と鋼

      Volume: 97 Pages: 209-211

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.97.209

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanostructurization assisted by twinning during equal channel angular pressing of metastable 316L stainless steel2011

    • Author(s)
      H.Ueno, A.Vinogradov, K.Kakihata, Y.Kaneko, S.Hashimoto
    • Journal Title

      J.Mater.Sci.

      Volume: 46 Pages: 4276-4283

    • DOI

      10.1007/s10853-011-5303-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhanced fatigue properties of nanostructured austenitic 316L stainless steel2011

    • Author(s)
      H.Ueno, A.Vinogradov, K.Kakihata, Y.Kaneko, S.Hashimoto
    • Journal Title

      Acta Mater.

      Volume: 59 Pages: 7060-7069

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2011.07.061

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Roles of grain boundaries in improving fracture toughness of ultrafine-grained metals2011

    • Author(s)
      T.Shimokawa, M.Tanaka, K.Kinoshita, K.Higashida
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 83 Pages: 214113,1-13

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.83.214113

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Continuous dynamic recrystallization during warm deformation of tempered lath martensite in a medium carbon steel2011

    • Author(s)
      U.H.Lee, N.Karaikawa, G.Miyamoto, T.Furuhara
    • Journal Title

      Key Eng.Mater.

      Volume: 508 Pages: 124-127

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/KEM.508.124

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ECAP加工したCu-Co-Fe合金における超微細粒組織の熱的安定性2011

    • Author(s)
      藤居俊之、住谷貴子、佐藤尚、渡辺義見、尾中晋、加藤雅治
    • Organizer
      日本金属学会秋期講演大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンターおよびカルチャーリゾートフェストーネ
    • Year and Date
      20111107-20111109
  • [Presentation] Cu母相中に析出した非整合Co粒子における予測される平衡形状からのずれ2011

    • Author(s)
      宮澤知孝、小澤雄太、宮嶋陽司、藤居俊之、尾中晋、加藤雅治
    • Organizer
      日本金属学会秋期講演大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンターおよびカルチャーリゾートフェストーネ
    • Year and Date
      20111107-20111109
  • [Presentation] 繰り返し重ね接合圧延により作製されるCu/Al合金積層材の組織2011

    • Author(s)
      山田拓矢、宮嶋陽司、藤居俊之、尾中晋、加藤雅治
    • Organizer
      日本金属学会秋期講演大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンターおよびカルチャーリゾートフェストーネ
    • Year and Date
      20111107-20111109
  • [Presentation] シリコンウェハー中の酸素析出物サイズが脆性-延性遷移挙動に及ぼす影響の微視的検討2011

    • Author(s)
      中村拓人, 定松直, 松山勇介, 田中將己, 東田賢二
    • Organizer
      日本金属学会秋期講演大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンターおよびカルチャーリゾートフェストーネ
    • Year and Date
      20111107-20111109
  • [Presentation] 超微細粒アルミニウムの降伏現象に及ぼす粒界方位差の影響2011

    • Author(s)
      紙川尚也、古原忠
    • Organizer
      日本金属学会秋期講演大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンターおよびカルチャーリゾートフェストーネ
    • Year and Date
      20111107-20111109
  • [Presentation] Microstructural evolution during warm deformation of tempered martensite in carbon steels2011

    • Author(s)
      U.H.Lee, N.Kamikawa, G.Miyamoto, T.Furuhara
    • Organizer
      日本鉄鋼協会秋季講演大会
    • Place of Presentation
      大阪大学吹田キャンパス
    • Year and Date
      20110920-20110922
  • [Presentation] Effect of boundary misorientation on tensile behavior of nanostructured high purity aluminium2011

    • Author(s)
      N.Kamikawa, T.Hirochi, T.Furuhara
    • Organizer
      Thermec 2011
    • Place of Presentation
      Quebec City, Canada(招待講演)
    • Year and Date
      20110801-20110805
  • [Presentation] Topological analysis of martensite morphology in dual-phase steels2011

    • Author(s)
      N.Sato, M.Ojima, S.Morooka, Y.Tomota, Y.Adachi
    • Organizer
      Thermec 2011
    • Place of Presentation
      Quebec city, Canada
    • Year and Date
      20110801-20110805
  • [Presentation] Dynamic recytallization during hot deformation of tempered martensite in low and medium carbon steels2011

    • Author(s)
      U.H.Lee, N.Kamikawa, G.Miyamoto, T.Furuhara
    • Organizer
      Thermec 2011
    • Place of Presentation
      Quebec City, Canada
    • Year and Date
      20110801-20110805
  • [Presentation] ECCI法による疲労き裂近傍の転位構造観察2011

    • Author(s)
      兼子佳久, 本田恭英, 橋本敏
    • Organizer
      日本機械学会M&M2011講演会
    • Place of Presentation
      九州工業大学
    • Year and Date
      20110715-20110718
  • [Presentation] 摩擦による形成される微視的組織のEBSD分析2011

    • Author(s)
      石田勝久, 大野誉洋, 兼子佳久, 橋本敏
    • Organizer
      日本機械学会M&M2011講演会
    • Place of Presentation
      九州工業大学
    • Year and Date
      20110715-20110718
  • [Presentation] 電子線トモグラフィによる格子欠陥の三次元構造解析2011

    • Author(s)
      田中將己, 定松直, 中村拓人, 井上誠介, 東田賢二
    • Organizer
      日本顕微鏡学会学術講演
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場
    • Year and Date
      20110516-20110518
  • [Presentation] 転位論による材料強化機構と塑性変形の理解2011

    • Author(s)
      加藤雅治
    • Organizer
      第2回構造材料国際クラスターシンポジウム
    • Place of Presentation
      物質・材料研究機構(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-22
  • [Presentation] Development of scale-bridging 3D In Situ measurement methods for steel research2011

    • Author(s)
      Y.Tomota
    • Organizer
      International Top Scientists Forum Wuhan 2011
    • Place of Presentation
      Wuhan University of Science & Technology, China(招待講演)
    • Year and Date
      2011-11-10
  • [Presentation] ECCI法による疲労転位構造の観察とその応用2011

    • Author(s)
      兼子佳久
    • Organizer
      日本顕微鏡学会SCANTECH2011
    • Place of Presentation
      東京都市大学
    • Year and Date
      2011-09-09
  • [Presentation] 異方性母相中の非楕円体不均質物の弾性解析のための数値等価介在物法の開発2011

    • Author(s)
      久郷英典、野崎英明、友田陽
    • Organizer
      第19回機械学会・精密工学会茨城講演会
    • Place of Presentation
      茨城大学・日立市
    • Year and Date
      2011-08-26
  • [Presentation] 鉄の塑性変形に及ぼすSi添加の影響2011

    • Author(s)
      羅紅岩、井口将利、友田陽
    • Organizer
      第19回機械学会・精密工学会茨城講演会
    • Place of Presentation
      茨城大学・日立市
    • Year and Date
      2011-08-26
  • [Presentation] スケールブリッジング・動的・3次元応力・組織測定による鉄鋼材料の研究2011

    • Author(s)
      友田陽
    • Organizer
      日本金属学会・日本鉄鋼協会北海道支部湯川記念講演
    • Place of Presentation
      室蘭工業大学(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-22

URL: 

Published: 2013-06-26  

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