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2014 Fiscal Year Annual Research Report

金属材料における強度と延性の両立への挑戦

Research Project

Project/Area Number 24246114
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

辻 伸泰  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30263213)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 柴田 曉伸  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60451994)
寺田 大将  千葉工業大学, 工学部, 准教授 (80432524)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords金属材料 / 組織制御 / 強度 / 延性 / 靭性 / 結晶粒 / 粒界 / 塑性不安定
Outline of Annual Research Achievements

金属材料において、強度と延性(加工性・靱性)は、片方を高めようとするともう一方が犠牲になるトレードオフの関係にあり、強度と延性の両立は、目標ではあっても現実味がなかった。本研究は、研究代表者が超微細粒材で最近得た強度・延性両立のための指針を超微細粒材に限らず金属材料一般に普遍化することが可能かどうかを、(1)微細粒子分散組織、(2)硬質相と軟質相の二相混合組織、(3)バイモーダル組織という3種類の異なる材料組織を対象に、鉄系および非鉄系合金を用いて広範囲の粒径に対して実験的に明らかにし、強度と延性を両立させた夢の構造材料の実現のための基礎的学理(強度・延性両立のための材料組織制御原理)を構築しようとするものである。
本研究により、高強度材における引張延性の低下は、多くの場合塑性不安定の早期発現により説明でき、従って材料の加工硬化能を向上させることが重要である点が、確認された。金属材料の強度と延性の両立のために以下の方策が有効であることが明らかとなった。(1) Al-Ag, Al-Cu, Al-Mg-Si合金などのアルミニウム合金を用いた研究により、強加工によるマトリクスの微細化にナノ析出物を重畳させることによって、マトリクスの加工硬化が促進され、延性を向上させることが可能であることが判明した。(2)軟質相と硬質相からなる二相混合組織は、高強度と大延性の両立に極めて効果的であることが明らかとなった。その典型例はフェライト+マルテンサイト二相鋼であり、硬質相であるマルテンサイトをネットワーク状に配置させることが重要であることを、DIC解析などにより見出した。(3)銅合金に加工熱処理を施してバイモーダル微細粒組織を作り込むことに成功し、そうした試料が高い強度と比較的大きな延性を両立させることを見出した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (15 results)

All 2015 2014

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Acknowledgement Compliant: 10 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Correlation between Continuous/Discontinuous Yielding and Hall-Petch Slope in High Purity Iron2014

    • Author(s)
      Si Gao, Akinobu Shibata, Meichuan Chen, Nokeun Park and Nobuhiro Tsuji
    • Journal Title

      Mater. Trans.

      Volume: 55 Pages: 69-72

    • DOI

      10.2320/matertrans.MA201326

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Yielding Behavior and Its Effect on Uniform Elongation of IF Steel2014

    • Author(s)
      Si Gao, Meichuan Chen, Shuai Chen, Naoya Kamikawa, Akinobu Shibata and Nobuhiro Tsuji
    • Journal Title

      Mater. Trans.

      Volume: 55 Pages: 73-77

    • DOI

      10.2320/matertrans.MA201317

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Effect of Ferrite Grain Size on Dynamic Tensile Properties of Ultrafine Grained Low Carbon Steels with Various Microstructures2014

    • Author(s)
      Yoshitaka Okitsu and Nobuhiro Tsuji
    • Journal Title

      Mater. Trans.

      Volume: 55 Pages: 78-84

    • DOI

      10.2320/matertrans.MA201323

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Formation of Fully Annealed Nanocrystalline Austenite in Fe-Ni-C Alloy2014

    • Author(s)
      Shuai Chen, Akinobu Shibata, Si Gao and Nobuhiro Tsuji
    • Journal Title

      Mater. Trans.

      Volume: 55 Pages: 223-226

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2013324

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Aging Behavior of Ultra-Fine Grained Al-0.5%Si-0.5%Ge Alloy Fabricated by ARB Process2014

    • Author(s)
      K.Nakagawa, N.Tsuji, D.Terada, T.Nakano, K.Nizam and T.Kanadani
    • Journal Title

      Mater. Trans.

      Volume: 55 Pages: 249-254

    • DOI

      10.2320/matertrans.L-M2013842

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Improvement of mechanical properties by two-step aging in ultrafine grained Al-Ag-Sc alloy2014

    • Author(s)
      Daisuke Terada, Yan Zeng and Nobuhiro Tsuji
    • Journal Title

      Materials Science Forum

      Volume: 794-796 Pages: 857-863

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/MSF.794-796.857

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Mechanical properties and aging behavior of ultrafine grained Al-Ag alloy fabricated by accumulative roll-bonding2014

    • Author(s)
      Tadashige Nagae, Nobuhiro Tsuji and Daisuke Terada
    • Journal Title

      Materials Science Forum

      Volume: 794-796 Pages: 851-856

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/MSF.794-796.851

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Optimizing strength and ductility in Cu-Al alloy with recrystallized nanostructures formed by simple cold rolling and annealing2014

    • Author(s)
      Y.Z. Tian, L.J. Zhao, S. Chen, D. Terada A. Shibata, N. Tsuji
    • Journal Title

      J. Mater. Sci.

      Volume: 49 Pages: 6629-6639

    • DOI

      10.1007/s10853-014-8299-8

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Yielding Behavior and Its Effect on Uniform Elongation in IF Steel with Various Grain Sizes2014

    • Author(s)
      Si Gao, Meichuan Chen, Mohit Joshi, Akinobu Shibata, Nobuhiro Tsuji
    • Journal Title

      J. Mater. Sci.

      Volume: 49 Pages: 6536-6542

    • DOI

      10.1007/s10853-014-8233-0

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Enhanced strength and ductility in Fe-22Mn-0.6C austenitic steel with fully recrystallized nanostructure2014

    • Author(s)
      Yanzhong Tian, Yu Bai, Meichuan Chen, Akinobu Shibata, Daisuke Terada and Nobuhiro Tsuji
    • Journal Title

      Metall Mater. Trans. A

      Volume: 45 Pages: 5300-5304

    • DOI

      10.1007/s11661-014-2552-2

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Activating different deformation mechanisms for managing both high strength and large ductility in nanostructure metals2015

    • Author(s)
      N.Tsuji
    • Organizer
      3rd ESISM International Workshop
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2015-01-29 – 2015-01-30
    • Invited
  • [Presentation] Strain Hardening Behavior of Cu-Al Alloy with a Low Stacking Fault E2014

    • Author(s)
      Y.Z.Tian, S.Chen, L.J.Zhao, D. Terada, A. Shibata, N. Tsuji
    • Organizer
      The 35th Riso Int. Symp. on Mater. Science
    • Place of Presentation
      DTU-Riso, Denmark
    • Year and Date
      2014-09-01 – 2014-09-05
  • [Presentation] Influence of Hardness of Martensite on Mechanical Properties of Ferrite and Martensite Dual Phase Steel2014

    • Author(s)
      H.Li, D. Terada, N. Tsuji
    • Organizer
      International Conference on Martensitic Transformation 2014 (ICOMAT 2014)
    • Place of Presentation
      Bilbao, Spain
    • Year and Date
      2014-07-06 – 2014-07-11
  • [Presentation] Fabrication of Fine Grains and Their Mechanical Property in HPT Processed Pure Magnesium2014

    • Author(s)
      M.Joshi, Y.Fukuta, S.Gao, D. Terada, N. Tsuji
    • Organizer
      The 6th Int. Conf. on Nanomaterials by Severe Plastic Deformation
    • Place of Presentation
      Metz, France
    • Year and Date
      2014-06-29 – 2014-07-04
  • [Presentation] Digital Image Correlation (DIC) Analysis of Ferrite + Martensite Dual Phase Steel Having Different Phase Distributions2014

    • Author(s)
      N.Tsuji
    • Organizer
      International Workshop on Materials Behavior at the Micr- and Nano- Scale
    • Place of Presentation
      Xi'an, Cjina
    • Year and Date
      2014-06-23 – 2014-06-26
    • Invited

URL: 

Published: 2016-06-03  

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