2017 Fiscal Year Annual Research Report
The establishment of a estimating method of plastic strain distribution due to construction of multi-scale marking
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15K06489
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
森川 龍哉 九州大学, 工学研究院, 助教 (00274506)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 將己 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40452809)
東田 賢二 佐世保工業高等専門学校, その他, 校長 (70156561)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 構造材料 / 結晶性材料 / 加工硬化 / 相当塑性ひずみ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
構造体の設計は構造用金属材料の弾性限や強度などの定量的な力学特性の評価に基づき行われる．金属材料は結晶粒微細化や母相における硬質相の分散といった内部組織の制御で強化が図られる．これは塑性変形中の結晶内部に不均一状態をもたらすことでひずみの勾配を生じさせるという強化原理に基づく．しかし，結晶中のひずみ勾配の増加は材料強化に効果的であると共に，それが過剰になると破壊の起点が生じる要因ともなる．本研究では，材料強化に直結するマクロな不均一変形挙動とナノスケールオーダーの局所領域における破壊起点形成を同時に捉えるマルチスケールマーキング法を提案し，材料変形挙動を統括的に理解すると共に，優良材料開発へ向けての指針構築を目指す．
研究対象とする材料には，複合組織鋼の中でも，軟相であるフェライト中に硬相であるベイナイトやマルテンサイトを分散させた二相組織鋼，および，相の不安定なオーステナイトを含み塑性加工中にそれらが硬いマルテンサイトに変態することで強化に寄与する鋼（フェライト-オーステナイト2相鋼）を採用した．集束イオンビーム法により約130nmの大きさのカーボンによるマーカー点を0.5から1ミクロンの間隔で材料表面に規則的に配置できる条件を見い出すことができた．これを利用してマルテンサイトやベイナイトといった硬相に接するフェライト相では，硬相による塑性変形拘束のため局所ひずみが増大する傾向を明らかにした．また，引張変形中に強化相であるマルテンサイトに変態した領域の周辺のオーステナイトとフェライトの各相でも，初期状態で硬相を持つ材料と同様の傾向が現れ，局所ひずみの不均一性の増大することが明らかとなった．さらに，延性破断時には上記の局所ひずみの集中した異相界面近傍を亀裂が進展し，その際の局所ひずみの増大量は1000%を越える箇所もあることが示された．
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