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2016 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

Research Project

Project/Area Number 15K14109
Research InstitutionShimane University

Principal Investigator

荒河 一渡  島根大学, 総合理工学研究科, 准教授 (30294367)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords転位 / 材料強化 / 鉄鋼 / 電子顕微鏡
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。
昨年度は、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。本年度は、変形とは別のプロセスによる転位導入の可能性を探索すべく、同じく純鉄を対象として、主に高エネルギー電子照射によって <100> 転位を導入し得るか否かを調べた。また、<100> 転位どうしが衝突した場合に起こる転位反応を電子顕微鏡その場観察によって調べた。
さらに、<100> プリズマティック転位ループの異方的拡散挙動に関する成果を論文化した。

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、純鉄を対象として、主に高エネルギー電子照射によって <100> 転位を導入し得るか否かを調べた。また、<100> 転位どうしが衝突した場合に起こる転位反応を電子顕微鏡その場観察によって調べた。
様々な条件での高エネルギー電子照射によって、比較的高温での照射により <100> 転位を支配的な転位として導入し得ることを明らかにした。また、こうして導入した転位どうしが衝突した場合にどのような転位反応が起こるのかを明らかにした。その結果、<100> 転位どうしの反応は、1/2<111> 転位の生成を促進する因子にはなりにくいと結論した。
さらに、<100> 転位ループの異方的拡散挙動に関する成果を論文化した。

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等を目的とする。

Causes of Carryover

当初の予定よりも実験が順調に進み、計上していた額よりも物品費が少なく済んだため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

今年度は既に3件の国際会議での招待講演を受諾している。繰越額は、旅費の補助に充てる予定である。

  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] CCFE(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      CCFE
  • [Journal Article] Fast, Vacancy-free Climb of Prismatic Dislocation Loops in Bcc Metals2016

    • Author(s)
      T.D. Swinburne, K. Arakawa, H. Mori, H. Yasuda, M. Isshiki, K. Mimura, M. Uchikoshi, and S.L. Dudarev
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Pages: 30596(8p)

    • DOI

      doi:10.1038/srep30596

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Ab initio Scaling Laws for the Formation Energy of Nanosized Interstitial Defect Clusters in Iron, Tungsten and Vanadium2016

    • Author(s)
      R. Alexander, M.-C. Marinica, L. Proville, F. Willaime, K. Arakawa, M.R. Gilbert, and S.L. Dudarev
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 94 Pages: 24103(15p)

    • DOI

      doi.org/10.1103/PhysRevB.94.024103

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 鉄におけるナノ転位ループの二次元上昇運動 (climb) 拡散2017

    • Author(s)
      荒河一渡
    • Organizer
      日本鉄鋼協会 第173回春季講演大会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2017-03-15 – 2017-03-17
  • [Presentation] 金属における格子欠陥の動的挙動のTEM観測2016

    • Author(s)
      荒河一渡
    • Organizer
      日本顕微鏡学会 第59回シンポジウム「今こそ形態学-顕微鏡、その始まりから最先端へ-」
    • Place of Presentation
      帝京平成大学, 東京
    • Year and Date
      2016-11-18 – 2016-11-19
    • Invited
  • [Presentation] Direct HRTEM Observation of the Clustering Process of Self-Interstitial Atoms in Iron2016

    • Author(s)
      Kazuto Arakawa, Shigeo Arai, Cosmin Marinica, Estelle Meslin, Francois Willaime, Takafumi Amino, Par Olsson, Sergei Dudarev, Yonfeng Zhang, Hidehiro Yasuda, Hirotaro Mori, Yoshifumi Oshima, Yuta Yamamoto, Nobuo Tanaka
    • Organizer
      8th International Conference on Multiscale Materials Modeling (MMM 2016)
    • Place of Presentation
      Palais des Congres, Dijion, France
    • Year and Date
      2016-10-09 – 2016-10-14
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 鉄中への高エネルギー転位導入の試み2016

    • Author(s)
      清水小百合, 小松正雄, 保田英洋, 荒河一渡
    • Organizer
      日本金属学会秋期大会
    • Place of Presentation
      大阪大学, 豊中
    • Year and Date
      2016-09-21 – 2016-09-23
  • [Presentation] In-situ TEM Studies of Dynamics of Lattice Defects in Metals2016

    • Author(s)
      K. Arakawa
    • Organizer
      9th Pacific Rim International Conference of Advanced Materials and Processing (PRICM 9)
    • Place of Presentation
      Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2016-08-01 – 2016-08-05
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] TEM of Dynamics of Radiation-Produced Defects in Metals: Comparison with Simulations2016

    • Author(s)
      K. Arakawa
    • Organizer
      The 13th Computer Simulation of Radiation Effects in Solids (COSIRES 13)
    • Place of Presentation
      Loughborough University, Loughborough, Leicestershire, UK
    • Year and Date
      2016-06-19 – 2016-06-24
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Studies on Dynamic Behaviors of Lattice Defects using Transmission Electron Microscopy (plenary talk)2016

    • Author(s)
      K. Arakawa
    • Organizer
      14th International Workshop on Slow Positron beam Techniques & Applications (SLOPOS 14)
    • Place of Presentation
      Matsue, Japan
    • Year and Date
      2016-05-22 – 2016-05-27
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 荒河一渡 研究室

    • URL

      http://tem-defect.jp/index.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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