2021 Fiscal Year Research-status Report
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20K14608
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
朴 明験 京都大学, 工学研究科, 助教 (90803479)
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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 塑性変形 / 不均一変形 / 画像相関法 / 応力可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
軟質なフェライト相と硬質なマルテンサイト相からなる二相鋼 (Dual Phase (DP))鋼は高強度・高延性とともに高い加工硬化能を示す代表的な先進高強度鋼の一つとして注目を集めている。単相材料は結晶粒微細化によって更なる高強度が実現される一方、延性が大きく低下してしまう欠点を示すのに対して、DP鋼においては結晶粒微細化により強度のみならず延性も大幅に向上する興味深い結果が得られた。近年、画像相関法という先端ひずみ解析手法より、微細粒DP材は軟質相 / 硬質相間のひずみの差が小さく両相がより均一に変形することが明らかになっている。しかしながら、結晶粒微細化による変形不均一性の緩和機構について十分に理解されていない。
本研究は、この課題に関して局所ひずみ(変形)だけでなく、両相間の力学的相互作用を考慮した応力分布（各相の内部応力の分布）をミクロ組織レベルで調査し、DP鋼の優れた力学特性の本質を理解することを目的としている。画像相関法を応用したミクロ応力可視化手法を用いて10μm程度の平均フェライト粒径を有するDP材におけるマイクロボイド周辺のミクロ応力可視化に成功し、マイクロボイドの形成前後に応力・ひずみ分布が大きく変化することが明らかになった。今後微細粒DP材に対して内部応力・マイクロボイド周辺の応力を評価することにより、微細粒DP材の優れた力学特性の根本原因をミクロ組織変形挙動の観点から解明する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
異なるフェライト粒径を有するDPにおけるミクロ局所変形挙動を画像相関法により明らかにしている。結晶粒微細化により硬質なマルテンサイトがより変形に寄与しておりその結果、フェライトへのひずみの局所化を抑制することが確認された。一方、優れた延性特性を示す微細粒DP材は、多数のマイクロボイドが形成されているが、成長・伝播が大きく抑制されることが明らかになった。それに対して粗大粒DP材はボイドの形成頻度は低いが、成長・伝播の障害になるフェライト/マルテンサイト界面が少ないため、形成されたマイクロボイドが大きくなることが明らかになった。マイクロボイドの形成場所は主にフェライト/マルテンサイト界面またはマルテンサイト内部であり、成長・伝播はフェライト/マルテンサイト界面に沿って成長する傾向が見受けられた。こうしたマイクロボイドの形成・伝播は変形(ひずみ)の分布・局所化と大きく関係していることが示唆された。近年、粗大粒DP材におけるミクロ局所応力可視化に成功し、マイクロボイド形成前後に応力・ひずみ分布が大きく異なることが明らかになった。マイクロボイド形成後はマイクロボイドによる応力集中が各相の内部応力の分配よる応力集中より大きく、マイクロボイドが破壊に対する支配的因子になることが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
DP材のミクロ変形挙動とマイクロボイド発生機構をより詳細に調べ、微細粒DP材の延性向上機構を解明する。微細粒DP材におけるマイクロボイドの形成時の応力分布を調べることによりDP鋼の変形特性の粒径依存性を明らかにする。その後、翌年度からは変形中マルテンサイト変態を起こすTransformation induced plasticity (TRIP)鋼の優れた力学特性をミクロ不均一変形の観点から調査し、複合組織材が有する優れた力学特性の根本原因を解明する。
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| Causes of Carryover |
コロナの影響より国内大学出張が中止されたため2万円程度の残額が生じました。
翌年度に出張旅費として使用する見込みでございます。
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[Journal Article] Unique transition of yielding mechanism and unexpected activation of deformation twinning in ultrafine grained Fe-31Mn-3Al-3Si alloy2021
Author(s)
Yu Bai, Hiroki Kitamura, Si Gao, Yanzhong Tian, Nokeun Park, Myeonb-heom Park, Hiroki Adachi, Akinobu Shibata, Masugu Sato, Mitsuhiro Murayama, Nobuhiro Tsuji
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 11
Pages: 15870
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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