2018 Fiscal Year Annual Research Report
3D/4D mesoscopic materials science led by ultra-high resolution X-ray microscopy
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17H01328
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
戸田 裕之 九州大学, 工学研究院, 教授 (70293751)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 強度・破壊靭性 / 可視・評価技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、大別して①4Dイメージング周辺技術の整備、②先端実験技術開発、③定量解析技術、画像応用解析技術の整備の3点からアプローチしている。これにより、SPring-8の優れたシンクロトロン放射光技術が材料工学、機械工学の分野で応用成果に結び付くよう先導する。
本年度は、まず昨年度までに達成されたイメージング技術の応用として、通常のX線イメージングに加えて超高分解能ゼルニケ位相コントラストX線イメージングを用いて、水素が誘起すると考えられる応力腐食割れの発生プロセスを解析した。亀裂前方の粒界上に存在するβ相であるAl3Mg2が腐食環境中にさらされることで溶出し空隙を生成した。その空隙を亀裂が通過するように進展するため、水素脆化に代表される擬へき開亀裂及び粒界亀裂ではなく、粒内亀裂が発生したと考えられた。Al3Mg2を減少させた試料を用いて、応力腐食割れの発生プロセスのより深い解析を行うことでAl3Mg2を減少させた試料で応力腐食割れは発現せず、Al3Mg2の存在が応力腐食割れには不可欠であることが明らかとなった。
次に、鋼に位相コントラストイメージングを適用することにより、二相組織の可視化に取り組んだ。超高分解能ゼルニケ位相コントラストX線イメージングを用いて、二相組織の変態挙動のその場観察に成功した。さらに1ミクロン径まで細く絞ったX線を用いたXRD実験により、ミクロンオーダー変態挙動の結晶学的解析を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまでに、20keVのX線顕微鏡と4D(3D＋時間)観察のセットアップに加え、30keVのイメージングにも成功している。そして、それらイメージングの条件の調整、改良等も当初計画よりかなり前倒しで進行している。おおむね、現在の進行状況は初期のタイムスケジュールより1年先行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
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さらに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と同時に、1μmまで絞ったビームを用いたXRD実験を行う。これを解析することで実用的なレベルの結晶組織を持つTRIP鋼の引張負荷下の相変態挙動を明らかにする。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を高精度化する。そのため、η2析出物、および金属間化合物粒子のトラップサイトを特定し、それらの情報を取り入れた高精度な水素分配計算を実施する。
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