2020 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of Numerical Method of Local Plastic Strain by Nanoscale Marking
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18K04751
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
森川 龍哉 九州大学, 工学研究院, 助教 (00274506)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 將己 九州大学, 工学研究院, 教授 (40452809)
奥山 彫夢 九州大学, 工学研究院, 学術研究員 (50804655)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 結晶性材料 / 相当塑性ひずみ / 構造用金属材料 / 局所ひずみ分布 / 力学物性 / 力学的応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
構造用金属材料の評価には，弾性限や強度等のマクロ材料としての力学特性が用いられ，それらの定量的数値を基に構造設計が行われるが，構造体の破壊や建物等の倒壊から人命を守るという観点から，変形に対する抵抗の増加や塑性変形限界を越えた状態での壊れ難さといった動的な材料特性の向上が急務である．金属材料は結晶粒微細化や母相への硬質相の分散等の内部組織制御で強化が図られ，これは材料内部を不均一とすることで変形中の結晶内部に不均一変形状態をもたらし，ひずみの勾配を生じさせる強化原理に基づく．しかし，結晶中におけるひずみ勾配の過剰な増大はむしろ破壊の起点を形成させることとなる．すなわち，材料中の変形の不均一は強化と弱化の相反する材料特性を担っており，これを制御する鍵は「不均一変形状態の定量的把握」である．本研究では，ナノスケールオーダーのマーキング法を用いて微小領域における塑性変形状態を把握するとともに，それを局所ひずみ分布として数値化し，マクロ材料全体からのビッグデータ取得の手段へと拡張することで，複雑な塑性変形挙動を統括的に理解し，優良材料開発へ向けての指針構築を目指した．
これまで，深海底敷設用のラインパイプを構成する材料を想定し，荷重反転に伴う降伏応力低下現象に及ぼす材料内部の塑性変形状態の影響を検討し，局所変形領域において荷重反転に伴いひずみが回復するという特異な現象を発見した．さらに，引き続き多くのデータを得ることでひずみの回復現象の程度が，当初与えたひずみ量に依存する傾向を捉えるとともに，より複雑な変形経路における不均一変形を観察した．一方，自動車用マルテンサイト材料について，通常では相反する強度と延性の発現が，ある内部組織状態では強度を変化させても延性が保たれる現象を見出し，局所ひずみとの関係を検討した．
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