2017 Fiscal Year Annual Research Report
3D/4D mesoscopic materials science led by ultra-high resolution X-ray microscopy
| Project/Area Number |
17H01328
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
戸田 裕之 九州大学, 工学研究院, 教授 (70293751)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 正和 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20378243)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 強度・破壊靱性 / 可視・評価技術 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
最高水準の分解能の超高分解能X線顕微鏡観察を、SPring-8のBL20XUにおいて20keVの条件で実施した。このシステムは、高精度ステージ、コンデンサゾーンプレート（CZP）、CZPのオーダーソートアパーチャとしてのピンホール、フレネルゾーンプレート（FZP）、位相板およびX線画像検出器で構成されている。現行の投影型X線トモグラフィーと比較して、超高分解能X線顕微鏡の空間分解能は1μmから100nmまで向上し、ナノサイズの微細構造を3Dで特徴を明らかにすることができる。超高分解能X線顕微鏡は、Al-Zn-Mg-Cuアルミニウム合金の変形中の水素誘起ナノボイドおよびTRIP鋼の変形中の局所的なγ相変態の3次元観察に適用された。水素誘起ナノボイドは、変形中にAl-Zn-Mg-Cuアルミニウム合金のアルミニウムマトリックスにおいて均一に核生成し、その高いトラップ密度に起因して水素の再分配挙動に重要な役割を果たすことが明らかにされている。一方、γ相の変態速度、大きさ、形状との関係が証明された。不規則形状γ相の変態速度は、不規則形状γ相の鋭い角部における歪集中と高い応力3軸性に起因し、球形状の変態速度と比べて高くなっている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度の計画と比較して、20keVのX線顕微鏡と4D（3D +時間）観察のセットアップが完了した。X線顕微鏡法では、画像スライスは従来のフィルタ逆投影アルゴリズムに基づいて再構成され、ボクセルサイズは62nm3である。Al-Zn-Mg-Cu合金では、変形中に水素誘起ナノボイドが試料全体にわたって観察された。対照的に、透過率が低いため、TRIP鋼では非常に薄い試験片および局所的な観察を行った。TRIP鋼の損傷および破壊挙動の評価には、30keVのX線顕微鏡が必要である。おおむね現在の進捗状況は初期のタイムスケジュールより1年先となっている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
翌年中に、SPring-8のBL20XUにおいて30keVの超高分解能X線顕微鏡の実験を行うためにセットアップを改善する予定である。TRIP鋼では、試料全体にわたる相変態および損傷・破壊挙動へ及ぼす変態の影響を理解するために、超高分解能X線顕微鏡法によるその場引張試験を行う。また、Al-Zn-Mg-Cu系アルミニウム合金の変形時の各種トラップサイト間の水素の再分配挙動とナノボイドの発展挙動に及ぼす粒子の影響について検討する。
一方、今年度に得られた実験結果と革新的な成果を論文として投稿予定である。
|
