2017 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロ材料試験による鋼のマルテンサイト強度発現機構の解明と強靭化設計への展開
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15H02302
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
高島 和希 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (60163193)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
峯 洋二 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (90372755)
眞山 剛 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (40333629)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 構造・機能材料 / 機械的性質 / 鉄鋼材料 / マルテンサイト / 材料試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マルテンサイト組織は鋼の強化設計の基盤となるきわめて重要な組織であるが、そのintrinsicな機械的性質や強化メカニズムについては、現在でも不明な点が残されている。これはマルテンサイト組織が複雑な階層的構造をしているためである。本研究では研究代表者らが独自に開発したマイクロ材料試験技術を利用して、複雑な階層構造を有するマルテンサイトの強度発現機構を明らかにすることで、マルチスケール的な強化設計へと展開し、強度・靱性に優れる鉄鋼材料設計の指導原理の提案へつなげる。平成29年度においては、前年度までに得られたラスマルテンサイト組織鋼におけるマイクロ引張試験の成果を基にし、結晶塑性有限要素シミュレーションの結果と合わせて、ラスマルテンサイトにおける変形及び強化メカニズムの解明を進めた。また、新たにレンズマルテンサイト組織鋼についても、マイクロ材料試験を行い、その強度発現機構の検討を行った。
ラスマルテンサイト組織については、前年度のブロック境界の影響に加え、変形挙動に及ぼすパケット境界の影響を調査した。マイクロ引張試験において、すべり線の発達状況を詳細に観察するとともに、透過型電子顕微鏡により下部構造を観察した結果、パケット境界もすべりの障害となり、ラスマルテンサイトの強化に大きく寄与することが示唆された。また、引張試験時の結晶塑性有限要素シミュレーションを行った結果、実験と同じ挙動が再現できた。以上の結果から、ラスマルテンサイトにおいては、ブロック境界に加え、パケット境界も強化機構として働くことが判明した。
レンズマルテンサイトについては、全面レンズマルテンサイト組織としたFe-30%Ni合金から、組織要素（ミッドリブ領域、ナノ双晶領域等）ごとに微小試験片を切り出し、マイクロ引張試験を行った。その結果、ナノ双晶が強度に大きく寄与していることが判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は目標としていたラスマルテンサイトの微視レベルでの強化機構の解明について目途をつけることができた。また、結晶塑性有限要素シミュレーションとの連携も行えるようになり、実験結果をうまく再現できる手法の開発に成功した。さらに、レンズマルテンサイトについても、マイクロ材料試験を実施できた。以上のように、当初の目的を達成できていることから、「概ね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度までの研究において、ラスマルテンサイト組織の微視レベルでの機械的性質については、ほぼ解明することができた。今後は、マルチスケール的展開に必要となるバルクにおける機械的性質との関連を究明したい。一方、これまでは、ラスマルテンサイト組織鋼の引張特性のみに注目してきたが、現実の使用状況においては、破壊靱性及び疲労特性も重要となる。また、実用鋼においては、破壊、疲労き裂の伝播メカニズムの解明が望まれる。そこで、マイクロ破壊、疲労試験を行うことで、階層的な微視組織レベルでき裂の伝播を観察し、き裂メカニズムを解明することで、靱性、疲労特性に優れる鉄鋼材料の開発へとつなげたい。これに関しては、当初の目的には記載していないが、本研究の展開という位置づけで研究を進めたい。
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Research Products
(14 results)
