2011 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ・メゾ調和組織制御による高機能材料の創製と評価
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21360344
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
飴山 惠 立命館大学, 理工学部, 教授 (10184243)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂根 政男 立命館大学, 理工学部, 教授 (20111130)
鳥山 寿之 立命館大学, 理工学部, 教授 (30227681)
張 聖徳 立命館大学, 理工学部, 助教 (00454520)
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| Keywords | 調和組織 / 強度 / 延性 / 靱性 / 2相組織 / チタン合金 / 鉄合金 / セラミックス |
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| Research Abstract |
本研究は、金属、ならびにセラミックス材料を「ナノ・メゾ調和組織制御」により高機能化し、その高機能化メカニズムを明らかにすることを目的として実施した。
金属材料では、純Ti、Ti-6Al-4V、Ti-Al、SUS304L、SUS316L、SUS430、SUS329J1、Cuについて詳細な検討を行った。その結果、以下のことを明らかとした。
1. 粉末表層部超強加工は、定性的には積層欠陥エネルギーが比較的小さい材料、また、塑性変形能が低い材料の方が比較的容易であることが明らかとなった。
2. 延性に富む粉末では粉末粒子寸法が50ミクロン程度以下となると、ボールミルでは表面への超強加工が困難となる。このような場合、高速衝突加工であるジェットミルによる加工が有効であることが明らかとなった。
3. 2相組織を構成するSUS329J12相ステンレス鋼では、表層加工部に選択的により微細な(α+γ)microduplex組織が形成されることにより、焼結時に超塑性変形が起こって焼結が促進されることが明らかとなった。すなわち、より低温度での焼結が可能となることを見い出した。
4. FRACTA法による破断部の3次元画像解析により、ナノ・メゾ構造を有する材料の破壊挙動を詳細に検討し、ナノ・メゾ調和組織材料では脆性的な破断を抑制する組織が局所的に存在していることが示唆され、このような微視的構造が大きな延性に結びついている可能性があることを明らかにした。
セラミックス材料については、調和構造を持つセラミックス材料が高強度と高靱性を併せ持つことを見いだした。
セラミックス材料では、SiC/ZrO2、Al2O3/YSZ、Si3N4/ZrO2のセラミックス複合体を対象に、ナノ・メゾ調和組織の組織と機械的性質を詳細に検討した。セラミックス材料中の微細粒子の中に粗大粒子が分散することにより亀裂が屈曲して進むことで亀裂進展速度が抑制され、その結果、靱性が向上することを明らかにした。この研究成果を特許出願した。
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Research Products
(19 results)
