2020 Fiscal Year Research-status Report
Nanoscale Structure Control of Metallic Material Through Electrical Wind Force and Mechanism Clarification
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20K20531
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
巨 陽 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60312609)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
徳 悠葵 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (60750180)
木村 康裕 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70803740)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 原子配列 / 結晶構造 / 力学特性 / 電子風力 / 金属材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）高密度電流による力学特性向上の実験的解析
Ti-6Al-4V試験片に対し電子の密度および速度、作用時間が異なる交流高密度電流を網羅的に印加することにより、電流印加前後の引張、疲労、クリープ特性を定量的に評価し、高密度電流による金属材料の力学特性向上に関するデータを蓄積した。また、強度と延性、強度と靭性など力学特性のトレードオフの打破に最適な電流条件を特定した。さらに、電流印加時にジュール熱の影響を検証するため、リアルタイムの高速温度場計測装置を開発した。
（２）電子風力による組織制御の実験的解析
項目（１）の実験と並行して、高密度電流の密度や速度、印加時間などがTiAl合金の結晶組織に及ぼす影響を高精度計測可能な電子線後方散乱回折および広範囲計測可能なX線回折により実験的に明らかにした。また、高密度電流による力学特性を向上した試験片に対して、結晶構造、粒径、方位、相組織などのナノスケールでの解析手法を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまで予定されていた研究計画は順調に実施されており、Ti-6Al-4V合金のみではなく、純チタンやTi-6Al-7Nb合金の強度と延性の同時向上を実現した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）結晶組織における電流流路の可視化
独自に開発したナノ分解能を有する、試料の表面形状と電気伝導率を同時に計測できるマイクロ波原子間力顕微鏡を用いて、試料の各結晶面や結晶粒、相組織の導電率マッピングを実現する。また、試料に通電しながら、電流により発生するクーロン力が探針と試料表面間の原子間力に及ぼす影響を計測し、結晶組織における電流流路の可視化を実現する。
（２）原子配列および転位の可視化技術の確立
本研究では、電子風力による原子配列および結晶構造変化の動的挙動を可視化するため、高分解能透過型電子顕微鏡（HRTEM）によるその場観察を実施する。ここでは独自のTEMホルダーを開発し、高分解能観察に必須の厚さ10 nm以下の薄片試料への電流印加を実現する。また、TEMホルダーには2軸傾斜式を採用し、像観察のみならず複数方向からの電子回折パターンを取得することにより、電流印加によって変化する原子間距離・結晶方位・結晶構造の動的挙動を原子レベルで解明する。
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| Causes of Carryover |
今年度購入予定の部品の納期が予想外の原因で遅延され、次年度の予算で購入する予定である。
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