多結晶金属の塑性変形に伴う微視的不均一性の発生・成長挙動の解明

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450045
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 阿部 武治 岡山大学, 工学部, 教授 (90135955)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 一郎 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 助手 (10263625)
• Keywords: 多結晶金属 / 塑性変形 / 不均一変形 / レーザー顕微鏡 / 触針式表面あらさ測定器 / 超微小硬度計 / シミュレーション / 有限要素法

Research Abstract

本研究の目的は,多結晶金属の微視的な不均質性の主な要因である各結晶粒の結晶学的性質と微視的変形の不均一性との関係を調ベ,種々の負荷履歴に伴う不均一変形の発生・成長メカニズムを解明することある.このためまず,単軸変形や多軸変形および純せん断変形などの種々の変形過程に伴う多結晶金属の微視的な不均質性の推移を,微小表面材科特性評価システムを用いて詳細に調べる。また,多結晶金属中の各結晶粒における結晶学的性質を測定し,結晶粒単位の変形挙動との関係について検討することにより,多結晶金属の微視的不均一変形に対する結晶学的性質の影響を評価する.多結晶金属全体に一定の変形が加えられた際に結晶粒毎に生じる変形のバラツキについては,隣接結晶粒の拘束条件などに起因する複雑さから未だ解明されていない点が多い。
そこで本研究では,まず多結晶金属における塑性変形に伴う微小な不均一変形挙動,およびそれと各結晶粒の結晶学的性質との関係を実験的に明らかにするため,純鉄,純アルミニュウムを用い,試験片を作製するとともに測定領域を定めた。その後,これらの試験片に対して引張試験機,ねじり試験機を用いて,単軸引張およびねじり負荷を加え,塑性変形の進行に伴う微小変形形態の発生・成長の様子を,レーザ顕微鏡,触針式あらさ測定器などで,各結晶粒の変形挙動および結晶粒内部での微小な変形について定量的な検討を加えた。また同時に,変形前後の各結晶粒におけるすべり変形に起因する局所材料特性の変化を,微小表面材料特性評価システムで超微小硬度を測定し,評価のための最適な条件を明らかにした。
同時に,多結晶金属の微視的不均一のシミュレーション解析を行い,有限要素法モデルに与える境界条件(周期境界条件,対称境界条件)が変形挙動に及ぼす影響を明らかにした。

Research Products

• [Publications] Takeji Abe: "Microscopic Observation on Plastic Deformation of Polycrystalline Aluminum by Laser Scanning Microscope"Proceedings of IMMM'99. 471-478 (1999)
• [Publications] Takeji Abe: "Microscopic Observation of Plastic Deformation of Polycrystalline Iron"Proceedings of AEPA2000. (to be published). (2000)