2021 Fiscal Year Annual Research Report
マルチスケール計測による高機能ヘテロ構造材料の4次元損傷評価
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19H02024
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
菊池 将一 静岡大学, 工学部, 准教授 (80581579)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 太 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30262794)
藤井 朋之 静岡大学, 工学部, 准教授 (30377840)
中澤 謙太 静岡大学, 工学部, 助教 (50824520)
塩澤 大輝 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (60379336)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 金属疲労 / 粉末冶金 / 光計測 / 破壊力学 / 高輝度放射光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
各種金属材料の疲労特性に及ぼす周期ヘテロ構造制御の影響について検討を加えるため，ヘテロ構造材料の創製，疲労試験，疲労き裂伝ぱ試験，高輝度放射光による損傷評価を行った．粉末冶金技術を駆使し，結晶粒径の異なる周期ヘテロ構造材料（オーステナイト系ステンレス鋼，チタン合金，工業用純チタン，ハイエントロピー合金）を創製した．さらに，元素濃度を周期的に制御したヘテロ構造材料の作製も達成し，焼結温度を系統的に変化させることにより周期構造形態の異なる材料を創製した．
疲労試験を行った結果，結晶粒径の異なる周期ヘテロ構造材料は，均一組織材料と比較して高い疲労限度を呈した．とくに，切欠きによって応力集中部を設けた場合，均一組織材料で現れる切欠効果が周期ヘテロ構造材では認められなかったことから，周期ヘテロ構造材料は優れた疲労特性を呈すことを明らかにした．この要因について微視組織学的観点から検討を行い，ネットワーク状の微細粒組織が優先的に損傷することに起因していることを明らかにした．
また，周期ヘテロ構造材料の時系列損傷メカニズムに関する知見も得た．具体的には，高輝度放射光施設（SPring-8）内に構築した「その場疲労試験システム」を用いて，繰返し応力を負荷したヘテロ構造材料のミスオリエンテーション値の変化挙動を調べた．その結果，均一組織材料と比較してネットワーク相以外の粗大結晶粒組織のミスオリエンテーション値は増加しにくいこと，一方で周期ネットワーク相における結晶粒径を考慮したミスオリエンテーション値は高いことを明らかにした．前述の微視組織分析結果と合わせ，周期ヘテロ構造材料の特異な損傷メカニズムをモデル化した．今後は，なぜ周期ヘテロ構造内の周期ネットワーク相が優先損傷するのか，といった学術的な問いを明らかにすることにより，高強度な構造用金属材料の創製に展開できると考えられる．
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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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Research Products
(15 results)
