2018 Fiscal Year Annual Research Report
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18H01739
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中島 英治 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (80180280)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 重人 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (00804741)
光原 昌寿 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (10514218)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | クリープ / 亜粒界 / 変形機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、クリープ変形における亜粒界強化のメカニズムを明らかにすることを目的としている。これまで経験的な理解のみに留まっていた高温での亜粒界強化メカニズムについて、申請者が過去に行った研究結果から導き出した「亜粒界による抵抗をThermalな現象として取り扱う仮説」について、実験的検証と理論構築を加えて学理へと昇華させる。具体的には、すでにいくつかの実験結果が得られつつある既存フェライト系（マルテンサイト系）耐熱鋼について、固溶強化型合金の高温変形に関する基礎研究において確立された試験方法と理論的取扱いを応用して亜粒界による粘性抵抗の定式化ならびに理論モデルの構築を行い、対象材料を先進材料であるデルタフェライト系耐熱鋼やFCC系耐熱合金に拡張していくことで、亜粒界強化理論の一般化を目指すものである。
これまでの研究で、まず、超高精度単軸クリープ試験により10^-10 s^-1オーダーの極低速クリープ変形の測定に成功した。さらに、フェライト系耐熱鋼では高応力・高ひずみ速度域と低応力・低ひずみ速度域では最小ひずみ速度の応力依存性が異なることを短時間の超高精度単軸クリープ試験から明らかにした。また、この最小ひずみ速度の応力依存性の変曲点は材料の初期転位密度に依存しており、転位密度が高い材料ほど変曲点が高応力側にシフトすることが明らかになった。このことは転位密度によって決定される非熱的降伏応力を境にしてクリープ変形時の転位運動の様式が異なっていることを意味していると考えられる。
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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
超高精度単軸クリープ試験により10^-10 s^-1オーダーの極低速クリープ変形の測定に成功した。これにより実用耐熱合金の実用環境に相当する変形領域を含めた研究が可能となった。加えて、このような極低ひずみ速度領域も含めてクリープ変形挙動を評価することによって、最小ひずみ速度の応力依存性の変化を見出した。さらにこの変曲点が転位密度に関係していることを明らかにした。転位密度によって決定される非熱的降伏応力を境にしてクリープ変形時の転位運動の様式が異なっていることを意味していると理解できるこれらの結果は本研究にとって極めて重要な事実である。すなわち、同一材料、同一時間においては転位組織以外の微細組織変形は同一のものとみなすことができ、これら両領域において応力急変試験などで転位運動の素過程を評価すれば、本研究で掲げた「亜粒界による抵抗をThermalな現象として取り扱う仮説」を実験的に検証することが可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
「亜粒界による抵抗をThermalな現象として取り扱う仮説」を実験的に検証するために、最小ひずみ速度の応力依存性が異なる両領域において応力急変試験を実施し、有効応力の有無を明らかにする。また、長時間の焼鈍によって微細組織を変化させた試料を準備し、これまでと同様の実験を実施することにより、各領域での転位運動に対して主要な抵抗として作用している微細組織因子を特定する。過去に実施した関連研究の結果からは、変曲点よりも低応力側では分散粒子が、高応力側では亜粒界組織が主要な抵抗になっていると予想される。したがって、とくに高応力側において測定された抵抗力と亜粒界の幅および転位密度の関係を整理することで、本研究の目的のひとつである「亜粒界による抵抗力を転位速度、亜粒界間隔の関数として定式化」を目指す。
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Research Products
(1 results)
