2020 Fiscal Year Annual Research Report
Grain boundary enhanced ductility of ultrafine grained materials
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18K04783
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
宮本 博之 同志社大学, 理工学部, 教授 (10298698)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
湯浅 元仁 同志社大学, 理工学部, 准教授 (70635309)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 強ひずみ加工 / 超微細結晶材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
構造用金属材料の強度・じん性を高める手法として結晶粒微細化が有効である。結晶粒微細化の方法として、強ひずみ加工法が注目されているが、結晶粒径が 1μm 以下の超微細粒組織材料では延性が著しく低下してしまう。これは、降伏応力の増大と加工硬化能の低下によって塑性不安定性が早期に達成されてしまうことが原因であり、二次加工性の改善が課題と認識されている。しかし、強ひずみ加工法により作製した超微細結晶材料の特徴として、くびれ後の局部延性は粗粒材と同等またはそれよりも高い場合もある。このように超微細結晶材料の変形能そのものが失われたわけではなく、微視的は結晶粒界が転位の吸収など応力の緩和機構が作用していることが推察される。すなわち、くびれ現象などマクロな塑性不安定現象が発生しないような変形条件では十分な変形能を示すことが分かっている。そこで本研究では従来から金箔の製造法に見られる圧縮応力支配での逐次変形に着目し、超微細結晶材料が本質的に持つことが期待される展性の評価を試みた。
純銅を用いて、強ひずみ加工の1つである側方押出し（または等径角度付き押出し、ECAP法）より結晶粒径が約0.4ミクロンの超微細結晶銅を作製した。その後、引張試験、圧縮試験、展性試験を行なった。引張り試験および圧縮試験では粗粒材に比べて超微細結晶銅は加工硬化性（ｎ値）が低いことが確認された。次に超微細結晶銅の変形機構を推定するため、圧縮試験における速度感度指数（m値）を算出した。ｍ値は0.067となり、いわゆる超塑性変形な変形ではないことを示した。展性試験は直径10mmの平行な二本の円筒状の鋼材を上下から圧縮して、破断までの圧縮率で評価した。その結果、超微細結晶銅は粗粒材よりも僅かに高い圧縮率を示し、展性が優れていることが明らかになった。
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