2015 Fiscal Year Research-status Report
高エネルギー転位導入によるアルファ鉄系材料の新しい強化原理の開拓
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15K14109
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
荒河 一渡 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (30294367)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 転位 / 材料強化 / 鉄鋼 / 電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来、アルファ鉄系材料の塑性変形は、バーガースベクトルが1/2<111> の転位によって担われると考えられてきた。一方、「高エネルギー転位」である <100> 転位は、安定には導入できない転位として無視されてきた。<100> 転位は、1/2<111> 転位に比べて移動度が極めて低く動きにくいと考えられるため、主な転位の種類を<100>転位に変えることのみによって、鉄を強化できると期待される。本研究では、<100> 転位を利用した鉄系材料の全く新しい強化原理を開拓することを目的とする。このために、<100> 転位を主な転位源として優先的に導入するための条件を探索し最適化する。また透過電子顕微鏡観察によって、<100> 転位の移動度等を評価し、<100> 転位による鉄の強化への影響の程度を明らかにする。本研究は、最も重要な構造材料の一つであるフェライト鋼材料の革新的な改良の基盤となるものである。
本年度は、純鉄を対象として、塑性変形によって <100> 転位を導入し得るか否かを調べた。また、ゼロ応力でのナノサイズのプリズマティック <100> 転位ループの挙動を電子顕微鏡その場観察することによって、<100> 転位の移動度の測定を試みた。その結果、高温での塑性変形によって <100> 転位を導入し得ることを明らかにした。また、<100> 転位ループの拡散挙動を観測し、拡散定数のすべり成分および上昇運動成分を分離して求めることによって、その移動度の評価に成功した。
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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
初年度である本年度は、純鉄を対象として、塑性変形によって <100> 転位を導入し得るか否かを調べた。また、 ゼロ応力での ナノサイズのプリズマティック転位ループの挙動を電子顕微鏡その場観察することによって、<100> 転位の移動度の測定を試みた。
塑性変形の手段として、引っ張りおよび衝撃圧縮を採用した。転位のキャラクタリゼーションには、透過電子顕微鏡法を用いた。その結果、室温の変形で導入される転位はほとんど 1/2<111> 転位であるのに対して、600℃程度の高温での変形によって <100> 転位を優先的に導入し得ることを明らかにした。また、ゼロ応力での <100> ナノ転位ループの拡散挙動を観測し、拡散定数のすべり成分および上昇運動成分を分離して求めることに成功した。我々の過去の 1/2<111> 転位ループについての実験データと比較することによって、常温では<100> 刃状転位の移動度は 1/2<111> 刃状転位のそれに比べて 10 桁程度低いという結論を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に引き続き、<100> 転位を主な転位源として優先的に導入するための条件を探索し最適化する。そのために、電子顕微鏡内での試料変形－転位挙動のその場観察によって、<100> 転位の導入過程を明らかにすることを目的とする。
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| Causes of Carryover |
主な理由は次の二つである。当初に予定していたよりも実験出張が少なく済んだため。また、特許出願を優先するために論文投稿が遅れ、当初の予定で計上していた論文投稿代が少なく済んだため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度は既に4件の国際会議での招待講演を受諾している。繰越額のほとんどは、このための旅費に充てる予定である。
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