2021 Fiscal Year Annual Research Report
Control of relaxation state and improvement of ductility in metallic glasses induced by inhomogeneous local non-affine strain
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18H03829
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
才田 淳治 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 教授 (20359540)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
譯田 真人 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主任研究員 (00550203)
新山 友暁 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (00583858)
佐藤 成男 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (40509056)
山田 類 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (40706892)
加藤 秀実 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80323096)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 金属ガラス / 緩和状態制御 / 非アフィン歪み / 構造若返り / 機械的特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の課題は大きく３つに分けられる。すなわち、課題Ａ：非アフィン歪みの導入による緩和状態制御と靱性改善、課題Ｂ：非アフィン歪みの導入過程および状態の階層的解析と理論構築、課題Ｃ：実用品形状での緩和状態制御技術の確立と機能改善である。
課題Ａでは、ガラス遷移温度直上加熱－急冷プロセスにおいて、種々の試料ホルダーや熱処理条件を検討し、技術確立を行なった。特に２０２０年度に発表した、円柱状試料の直径方向に傾斜した非アフィン歪み分布（緩和状態分布）導入の生成機構を評価すべく、熱伝導率等の材料特性や有限要素解析を行った。その結果、熱伝導率の低い金属ガラスでは、試料内に大きな冷却速度の非対称性が生じることを明らかにした。また、すぐれた塑性変形性（靱性）を示す要因の解析のため、試料の歪み分布解析（デジタル画像相関法）も実施した。
課題Ｂでは、中性子回折による緩和状態評価において緩和－非アフィン歪み導入（若返り）による局所構造の違いを示唆する結果は得られたものの、その変化は小さく有意な学術的考察はできなかった。しかしながら、緩和状態変化と相関する自由体積について原子レベルでの評価方法を確立し、論文化した。「非アフィン歪みの導入がもたらす構造変化」では分子動力学シミュレーションによる解析を継続して実施した。２０２１年度は部分的なナノ結晶析出金属ガラスにおいても、ガラス相の非アフィン歪み導入による若返り現象が起き、それによって機械的特性を大きく改善できる可能性を論文として発表した。「非アフィン歪みの導入による緩和状態制御の理論構築」では、分子動力学シミュレーションを中心とする評価によって、その現象の機構解明をほぼ終えることができた。
課題Ｃ：実用品形状での緩和状態制御技術の確立と機能改善については、実用形状を念頭にした板状試料での非アフィン歪みの導入による構造若返り実験を検討した。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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