2013 Fiscal Year Annual Research Report
異なる積層欠陥エネルギーを有するバルクナノメタルの形成と靱性向上
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12F02381
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
辻 伸泰 京都大学, 工学研究科, 教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
TIAN Yanzhong 京都大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
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| Keywords | ナノ結晶 / 再結晶 / 加工 / 強度 / 延性 / 転位 / 塑性不安定 / 加工硬化 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、組成を変化させることによって積層欠陥エネルギーを系統的に変化させたFCC合金を用い、ARBおよびHPTプロセスなどの巨大ひずみ加工や通常加工に伴うナノ組織の形成過程と、その機械的性質に及ぼす積層欠陥エネルギーの影響を系統的に明らかにすることである。機械的性質の解析においては、強度のほか延性・靱性に特に注目し、強度と延性を両立させたバルクナノメタルの創製を目指す。これまで中国・金属材料研究所での研究によってナノ双晶組織を有する純銅が高い強度と延性を併せ持つことが報告されている。また鉄鋼材料の分野では変形時に変形双晶が現れることによって高い延性を示すFCC鋼(TWIP鋼)が注目されている。こうした観点から特に非常に低い積層欠陥エネルギーを有し、双晶が現れやすい合金系においては、極めて微細なナノ結晶組織や優れた力学特性の発現が期待される。積層欠陥エネルギーを系統的に変化させてバルクナノメタルの組織形成と力学特性を丹念に調べた研究例はなく、本研究の成果はバルクナノメタル研究領城において注目される結果をもたらすことが期待される。
平成24年度、積層欠陥エネルギーが低いことで知られるCu-Al固溶体FCC合金を用いて研究を開始した。種々のA1量のCu-A1合金に対して最大圧下率90%までの通常冷間圧延と種々の条件での焼鈍処理を行い、その過程における組織形成を調べた。その結果Cu-6.8wt%Al合金の場合、通常圧延と焼鈍によって平均粒径400nmの完全再結晶ナノ組織が得られることを見いだした。またそうして得られたナノ結晶Cu-A1合金が、高い強度と大きな延性を併せ持っことも新たに見いだした。こうしたナノ結晶Cu-Al合金の引張変形に伴う組織形成をTEMで詳細に調査し、積層欠陥や変形双晶の出現のタイミングが粒径により異なり、そのことが加工硬化特性と均一延性を支配していることを解明した。またFe-22Mn-0.6CTWIP鋼に対して中程度の冷間圧延と焼鈍を繰り返し施すことにより粒径数百nmの完全再結晶ナノ組織を得ることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前年度作製に成功したナノ結晶Cu-Al合金の塑性変形に伴う内部組織の形成過程を詳細に明らかにし、機械的性質の発現理由を解明できた。また、高い炭素濃度を有するため通常は強加工が不可能な22Mn-0.6C TWIP鋼に対して新しい加工熱処理プロセスを適用し、完全再結晶ナノ組織を得ることに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
外国人特別研究員としての残り半年の任期中に、前年度作製に成功した22Mn-0.6C TWIP鋼の完全再結晶ナノ材料の変形に伴う下部組織形成過程を観察し、機械的性質との相関を明らかにする。2年間で得られた成果を、複数の学術雑誌論文にまとめる。
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