2023 Fiscal Year Annual Research Report
超高分解能X線顕微鏡が拓く3D/4Dマルチスケール・マルチモーダル材料科学
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21H04624
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
戸田 裕之 九州大学, 工学研究院, 教授 (70293751)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 正和 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20378243)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | シンクロトロン / 3Dイメージング / 3DのX線回析 / 高分解能 / マルチモーダル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超高分解能X線CT⇔高分解能X線CT⇔XRDの切り替え技術、および得られた各種計測データを対応させる解析技術を完成させ、TRIP鋼の相変態・損傷挙動の解析およびAl-Zn-Mg合金の水素脆化・応力腐食割れの観察・解析に適用した。アルミニウムの応用研究では、分散粒子の追跡による3D塑性歪みマッピングとそれに基づく幾何学的に必要な転位（GND)、統計的に必要な転位(SSD)、原子空孔などの3Dマッピングを実施し、第一原理計算の結果として得られた水素結合エネルギーのデータと組み合わせることで、アルミニウムの局所水素分配の解析が可能になった。また、XRD計測の一種であるDCT（回折コントラストトモグラフィー）法の応用により、多結晶組織の精密な3D像を得ることができた。これをシミュレーションモデルとし、現実の構造材料の複雑な3D多結晶組織による応力の局在化とそれによる水素の偏析挙動をイメージベース・マルチモーダルシミュレーションした。その結果として、ナノレベルの水素誘起損傷とマクロな破壊挙動とを直接結び付ける様な高度な評価が可能となった。一方、TRIP鋼の相変態・損傷挙動の解析では、一つ一つのオーステナイト結晶粒が外力下で逐次、および漸次、相変態し、その後材料の破壊に繋がる損傷を生じる様子を明瞭に可視化・解析することができた。この中で、多数のオーステナイト結晶粒の変態・損傷挙動のメタモデルによる統計学的解析により、相変態を生じ易いオーステナイト結晶粒の幾何学的、結晶学的特徴を記述できる設計変数を特定するとともに、それらを用いた高性能鋼の設計指針を定量的に提示することができた。これら一連の応用研究の過程では、これまでこの科研費で開発した基本・応用解析手法の改良につながる多数の問題点の発見と対応する改良手法の検討がなされ、計測・解析手法の高度化、実用化、高機能化が実現できた。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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