2019 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of Scientific Basis of the Strength and Reliability of Materials Based on the Order of Atom Arrangement and Its Application to the Explication of the Degradation Process of Materials
| Project/Area Number |
16H06357
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
三浦 英生 東北大学, 工学研究科, 教授 (90361112)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 研 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40396461)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / ナノマイクロ材料力学 / 材料損傷 / 原子拡散 / 結晶粒界品質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、地球温暖化防止対策に資する次世代エネルギー機器の高効率化に不可欠な，機器動作環境の過酷化（高温高負荷化）に起因して生じる構造材料の強化微細組織のナノスケールでの崩壊過程の可視化技術と，高温強度劣化過程の測定技術の開発を目的としている．特に原子配列の秩序性の変化に伴う材料強度の劣化という視点に基づき，応力（ひずみ）誘起異方的増速拡散現象に基づく，原子空孔や不純物原子などの点欠陥や転位の運動に代表される線欠陥の発生・増殖による原子配列の秩序性の変化を可視化するとともに，その原子配列の秩序性の変化と材料強度物性の相関性を解明する「材料強度科学」という新たな学術基盤の創成を目指している．本年度は高温クリープ環境における多結晶材料内の結晶方位差が大きく，結晶品質の低い結晶粒界近傍に原子空孔の集積が加速されることを可視化するとともに，当該粒界強度が著しく劣化することを独自に開発した二結晶試験片を用いたマイクロ引張試験システムを応用して世界に先駆け実証した．さらに粒界酸化や異種化合物の偏析や析出により生じる歪み場がこの拡散集積現象を加速し，材料の破壊寿命を著しく減少させることも実証した．この原子空孔の応力依存異方的拡散現象に基づく粒界強度の低下，脆化現象は分子動力学解析でも実証することに成功した．さrに本現象は従来のオーステナイトステンレス鋼においても発現することも実証でき，多くの多結晶材料で発現」する汎用的な高温劣化損傷機構であることをし示した．
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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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[Journal Article] First-principles analysis of the inhibitive effect of interstitial carbon on an active dissolution of martensitic steel2020
Author(s)
Mariko Kadowaki, Arkapol Saengdeejin, Izumi Muto, YingChen, Hiroyuki Masuda, Hideki Katayama, Takashi Doi, Kaori Kawano, Hideo Miura, Yu Sugawara, Nobuyoshi Hara
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Journal Title
Corrosion Science
Volume: 163
Pages: 10251-1-11
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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