2017 Fiscal Year Annual Research Report
Metallurgy of precipitation aiming at ductility enhancement: Fabrication and characterization of core-shell structured particle dispersion steels
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17H01333
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
土山 聡宏 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40315106)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
諸岡 聡 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 物質科学研究センター, 研究職 (10534422)
大橋 鉄也 北見工業大学, 工学部, 特任教授 (80312445)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | コアーシェル構造 / 析出強化 / 延性 / ボイド / 残留オーステナイト / 軟質粒子 / 炭化物 / マルテンサイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）Type I合金およびType II合金の創製
Type I：VC炭化物を起点（コア）にCuをIn-situ析出させる（シェル）ことで得られる複合析出物を創製するため、γ＋VC二相域から種々の冷却速度でγ→α＋Cu変態させ、TEM等で組織の確認を行った。その結果、冷却速度が遅くなるほどIn-situ析出する傾向が強くなったが、現状ではCuがVC起点にある結晶方向に向かって優先に伸長する不均一な様子が認められ、来年度以降は熱処理条件の改良が必要と考えている。引張試験を実施した結果、VC-Cu複合析出鋼ではVC単独析出鋼よりも高い強度とほぼ同等の延性が得られることが判明した。
Type II：炭化物を核として逆変態γを形成させコア-シェル構造の形成を図るため、16Cr-高C、13Cr-高C、SUJ2などの高炭素合金を用意した。本年は16Cr-高C鋼について高周波加熱を利用した短時間逆変態処理を実施することでコア-シェル構造粒子の分散に成功している。
Type III：マルテンサイトコアの周囲を逆変態γシェルで取り囲む本タイプ合金は、当初の予定では本年度に手法を確立し、第2年度以降に熱処理条件の影響や各種試験を行うことを予定していたが、組織制御から特性評価まで大幅に進捗させることができた。
（２）その場中性子回折：CuおよびVC単独析出材で試行を行い、引張変形時のVCやCuへの相応力が実測可能であることを確認した。
（３）結晶塑性解析（FEM）：CuおよびVC単独析出材の結晶塑性解析を実施し、粒子周りでの転位の分布や粒子内の応力状態などのシミュレーションが実施可能であることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記（１）の研究において、Type Iのコア-シェル構造粒子については、In-situ析出が生じることは確認できているが、その形態がまだ思うようなものになっていない。これは次年度への継続課題になるためその点では少し遅れが生じていることになるが、一方でType IIIについては予想以上の進捗があり、2年度以降の研究予定していた内容にも成果が得られている。また上記（２）のその場中性子回折、ならびに（３）の結晶塑性解析に関しては初年度の成果としては想定内である。また、導入予定にしていた高周波加熱装置（トランスマスター）を年度内に設置完了しており、予算執行もほぼ計画通りである。以上のことから、全体的には「おおむね順調に進捗している」といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
「現在までの進捗状況」に記載したとおり、研究はおおむね順調に進展していることから、基本的には申請時の計画通りに進めていく。ただし、初年度の成果で不十分であった、Type Iコア-シェル構造の形態制御について再度熱処理条件を変えて調査を行う。具体的には連続冷却のみならず、冷却-加熱を繰り返す多段熱処理についても検討を行っていく。
その場中性子回折、ならびに結晶塑性解析（FEM）は共同研究者と密に連絡を取り、定期的な会合を通して臨機応変に対応していく予定である。とくに中性子回折実験についてはマシンタイムが限られており、年に数回しか使用できないという事情がある。したがって、対象とする試料については十分に吟味し、有益な情報のみが得られるよう留意する。まずは第二相および第三相の体積率が大きく解析が容易と思われるType IIIから評価に入ればよいと考えている。
一方、申請段階では予定していなかったが、粒子周りの不均一変形を可視化する手法として、ナノスケールDICが有力であることが最近わかってきた。この手法も積極的に取り入れて、コア-シェル構造の優位性を示していきたいと考えている。
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