2019 Fiscal Year Annual Research Report
Materials design based on fundamental understanding of peculiar mechanical properties of bulk nanostructure metals
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15H05767
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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 (30263213)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 眞直 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 産業利用推進室, 主席研究員 (30360837)
Stefanus Harjo 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主幹 (40391263)
柴田 曉伸 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60451994)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 構造用金属材料 / 超微細粒 / 強度 / 延性 / 粒界 / 加工硬化 / 変形双晶 / マルテンサイト変態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、バルクナノメタルが示す種々の特異な力学現象、すなわち、(1)金属・合金の種類によらず普遍的に現れる降伏点降下現象。(2) Hall-Petch関係におけるextra-hardening、(3)加工軟化と焼鈍硬化、(4)室温におけるひずみ速度依存変形、(5)巨大なバウシンガー効果、(6)六方晶における不活性すべり系の活性化、 (7)変形双晶および変形誘起マルテンサイト変態の安定性の顕著な変化、を統一的に理解することである。得られる実験的成果をもとに、高い強度と大きな延性・靭性を具備する次世代構造材料としてのバルクナノメタル創製のための材料設計原理を確立することを目標とした。
京都大学、J-PARC、SPring-8の３機関が連携して課題の遂行を行なった。粒径その他のナノ・ミクロ組織を精密に制御した様々なバルクナノメタル試料を作製し、それらに対する中性子または放射光を用いた引張試験中その場回折実験やデジタル画像相関法（DIC）による局所ひずみ解析といった先端的実験手法を駆使して研究を推進した。
当初予定していた７種類の特異力学現象の全てについて、発現メカニズムを明らかにすることができた。そして特異現象(1), (2), (3), (4), (6), (7) に関しては、共通する原因として、バルクナノメタル中の非常に小さな体積を有する各結晶粒内における転位活動の制限がきっかけとなっていることを解明した。また特異現象(5)についても、上記の理由と関連して生じる大きな内部応力が原因であることが明らかになった。研究中に見出された、バルクナノメタルの変形挙動に及ぼす合金元素の影響、鋼の水素脆性の結晶粒超微細化による抑制といった特異現象の理解も進み、得られた成果を総合して強度と延性を両立したバルクナノメタルの作製の指針が見出されるなど、当初計画以上の成果が得られた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] 高・中エントロピー合金における変形組織の方位依存性と力学特性の関係2020
Author(s)
吉田周平, Fu Rui, Gong Wu, 池内琢人, Bai Yu, 柴田曉伸, Feng Zongqiang, Wu Guilin, Hansen Niels, Huang Xiaoxu, 辻伸泰
Organizer
日本金属学会 2020年春期（第166回）講演大会
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[Presentation] In-situ neutron diffraction study of deformation under thermomechanical extremes2019
Author(s)
X.-L. Wang, M. Naeem, H. Y. He, B. Wang, S. Lan, S. Harjo, T. Kawasaki, Y. Wu, Z. P. Lu, C. T. Liu
Organizer
The 3rd Asia-Oceania Conference on Neutron Scattering, Kenting, Taiwan
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] In-situ neutron diffraction study of cooperative deformation in high-entropy alloys at ultralow temperatures2019
Author(s)
X.-L. Wang, M. Naeem, H. Y. He, F. Zhang, S. Harjo, T. Kawasaki, Y. Wu, Z. Lu
Organizer
J-PARC Symposium 2019 - Unlocking the Mysteries of Life, Matter and the Universe -, Tsukuba, Japan
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Scientific Trends in Engineering Materials Diffractometer TAKUMI of J-PARC2019
Author(s)
S. Harjo, T. Kawasaki, W. Gong, T. Yamashita, S. Morooka, T. Harada, T. Iwahashi, K. Aizawa
Organizer
J-PARC Symposium 2019 - Unlocking the Mysteries of Life, Matter and the Universe -, Tsukuba, Japan
Int'l Joint Research
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