2020 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 |
これまでの成果として、レンズとカメラを160m離して設置する世界最大のX線顕微鏡を構築した。本年度は、これを位相コントラストによる可視化に用い、プロジェクト期間後半に実現した30keV高エネルギーセットアップを利用した実験を実施した。申請者が開発した3D塑性歪み計測から転位を、X線回折援用結晶粒界追跡法により多結晶組織を、それぞれ高密度に3D計測するデモンストレーションを行った。具体的には、Al-Zn-Mg高力アルミニウム合金の水素脆化の可視化と解析、および水素脆化防止、チタン合金の疲労亀裂伝播における亀裂開閉口挙動の高分解能可視化とイメージベース解析、さらにはTRIP鋼の引張変形下における変態の直接可視化およびX線回折を援用した局所解析等の応用研究を展開し、それぞれ特徴的な成果を得た。特筆すべき事に、高力アルミニウム合金で幾何学的に必要な転位、統計的に必要な転位、および原子空孔の高密度３Dマッピングに成功し局所的な水素分布の推定に成功したことが挙げられる。これは、学術的な成果だけではなく水素を吸蔵する金属間化合物の発見とその特許申請などにも繋がっている。また、位相コントラストイメージングでは、新たにシュリーレン法を用いた高コントラストイメージングにも成功した。この場合の観察対象はチタン合金であり、通常の技法では観察の難しいα＋β二相組織の直接可視化を通じて、二相組織と亀裂進展、亀裂伝播抵抗の関係解明に繋がっている。最後に、TRIP鋼材料では、初めてその場変態挙動の3D可視化に成功するとともに、XRDを用いた結晶学的な解析を実現し、変形や変態、損傷・破壊の解析の高度化に成功した。これらにより、高分解能の投影型CT、超高分解能の結像型CT、細束X線を用いた特殊なX線回折セットを同時に組み、随時切り替えて観察・計測を行う高度なその場観察が可能になった。
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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