Clarification of innovative deformation mechanism in harmonic structure materials and creation of design principle for structure materials for next generation

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H05256
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Broad Section D
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: AMEYAMA KEI 立命館大学, 理工学部, 教授 (10184243)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤原 弘 立命館大学, 理工学部, 教授 (80320117) ; 伊藤 隆基 立命館大学, 理工学部, 教授 (40242581) ; 山末 英嗣 立命館大学, 理工学部, 教授 (90324673) ; 下川 智嗣 金沢大学, 機械工学系, 教授 (40361977) ; 中井 善一 神戸大学, 工学研究科, 名誉教授 (90155656) ; 塩澤 大輝 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60379336) ; 菊池 将一 静岡大学, 工学部, 准教授 (80581579) ; 川畑 美絵 (太田美絵) 立命館大学, 総合科学技術研究機構, プロジェクト研究員 (30710587) ; 上野 明 立命館大学, 理工学部, 教授 (30160188)
• Project Period (FY): 2018-06-11 – 2023-03-31
• Keywords: 調和組織制御 / 強度 / 延性 / 靭性 / 粉末冶金 / 相乗効果 / 放射光

Outline of Final Research Achievements

The research was aimed at producing high-strength and high-ductility materials through harmonic structure design, discovering new peculiar phenomena, and elucidating the mechanism of the unique mechanical properties. Special attention was paid to the synergy effects in micro and macroscopic points of view. Through the following investigation, we were able to achieve our initial goals. (A) To fabricate harmonic microstructured materials and provide common samples to research institutes other than the core researchers to stimulate collaborative research. (B) To investigate the effects of loading conditions on the deformation and fracture properties of harmonic materials. (C) In-situ deformation observation and deformation behavior analysis using the high-brilliance synchrotron radiation facility (SPring-8). (D) Mechanical property analysis by simulation using molecular dynamics analysis and multi-scale finite element method analysis.

Free Research Field

構造および機能材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

社会基盤の骨格とも言える構造用金属材料には、強度と延性が同時に要求される。本研究課題では、高強度と高延性を同時に満足する金属材料を創り出し、その高強度・高延性の発現メカニズムを明らかにした。ナノ・ミクロスケールの変形とマクロの変形が重畳して相互作用を及ぼし合うシナジー効果を明らかにした。同時に、シナジー効果による新しい現象を多数見出すことができた。構造用材料設計における高強度化・高延性化の原理を明らかにしたことで、現代社会が抱える「安心・安全・省資源・省エネルギー」といった喫緊の問題の解決につながる研究成果が得られた。本研究課題による成果の社会的意義は大きい。