2022 Fiscal Year Research-status Report
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21K14051
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| Research Institution | Tokyo National College of Technology |
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Principal Investigator |
小泉 隆行 東京工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (50814092)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | バルクナノメタル / 巨大ひずみ加工 / ひずみ速度依存性 / 粘性 / 材料強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は昨年度確立した「時間依存強度」及び「時間非依存強度」の評価手法を用いて，Al，Cu，Feそれぞれの巨大ひずみ加工材の評価を実施した．主な研究実績は以下の通りである．① Al，Cu，Feの全ての材料において，巨大ひずみ加工（ECAP加工を使用）を繰り返すことで結晶粒はサブミクロンオーダーまで微細化する．しかしながら，巨大ひずみ加工により付与する相当ひずみと結晶粒微細化の関係は永久的に継続するわけではなく，一定の相当ひずみを上回ることで粒径の微細化は停滞する．② 巨大ひずみ加工によって付与する相当ひずみに応じて，各材料の応力緩和挙動（応力―緩和時間関係）は大きく変化する．従来の古典的な応力緩和モデルでは，これらの包括的な再現が実施できないことから新たな応力緩和モデルを提案した．③ 巨大ひずみ加工によって極限まで結晶粒が微細化された材料において，一般的なひずみ速度（0.01 /s）の単軸引張試験から得られる0.2%耐力を占める時間非依存強度の割合は，Alで約20%，Cuで約40%，Feでは約70%であった．材料の違いに応じて0.2%耐力を占める時間依存強度と時間非依存強度の割合は大きく変化する．④ ③の材料に対して低温焼鈍を施すことで0.2%耐力は僅かに低下した．しかしながら，0.2%耐力を占める時間非依存強度の割合は，Alで約75%，Feで約95%まで改善したがCuでは変化が見られなかった．⑤ 従来，巨大ひずみ加工金属材料は，構造材料への適用を視野に多くの研究がなされてきており，材料強度の評価は時間非依存強度を想定していたものが大半であったと考えられる．今年度の研究により，巨大ひずみ加工は金属材料に対してひずみ速度依存性を付与し，時間依存強度の増加をもたらすことを明らかにした．さらに，一部の材料（Al，Cu）ではその影響がより顕著になることを示唆した．
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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
今年度は工業用純金属（Al，Cu，Fe）の巨大ひずみ加工材についての調査が完了し，巨大ひずみ加工が各材料に与える力学的特性の影響について明らかにした．これにより，発現するひずみ速度依存性の影響が材質の違いに応じて大きく異なることを示唆した．2022年度は当初の計画通りに研究を進めることができたことから，「おおむね順調に進展している」と自己評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は工業用純金属を対象としたことから，2023年度は合金を対象に同様の調査を実施する．
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| Causes of Carryover |
今年度は昨年度に実施した実験の論文発表や学会発表に注力したことから次年度の使用額が生じた．今後，応力緩和モデルに関する理論構築のために数値解析を実施する必要性が出てきたことから，次年度使用額については高性能ワークステーションの購入に充てることを予定している．
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