2013 Fiscal Year Annual Research Report
中性子による微視構造計測と結晶塑性論の融合による金属材料の革新的変形解析システム
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25289265
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
高村 正人 独立行政法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 研究員 (00525595)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大竹 淑恵 独立行政法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, チームリーダー (50216777)
浜 孝之 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (10386633)
須長 秀行 独立行政法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 研究員 (70442978)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 小型中性子源 / ブラッグエッジ / 結晶構造 / 集合組織 / 双晶変形 |
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| Research Abstract |
理研にて稼働を開始した小型加速器による中性子源（RANS）において，金属材料に対するパルス中性子透過分光イメージング（ブラッグエッジイメージング）の準備を進めた．その具体的内容は，SUS304や590MPa級2相組織鋼等に対するブラッグエッジカーブの測定，およびその結果に基づくRANSの性能評価と今後の具体的課題の抽出である．測定の結果，FCC鉄の（200）面，（111）面等，およびBCC鉄の（110）面，（200）面等に相当するエッジが観察できていることが分かった．また，このようにして得られたブラッグエッジカーブを位置依存で計測しイメージングを行うためには，高係数率の2次元検出器の導入や，ビームの出力向上による統計精度の改善が課題であることが分かった．さらにこれらの課題を解決するための方策として，冷中性子源の導入（現状は熱中性子源）や中性子回折との併用を計画するに至った．パルス中性子イメージングにより計測する項目としては，結晶相（マルテンサイト，オーステナイト等）の同定や，転位密度の定量分析をターゲットとして行くという方向性が定まった．一方，結晶塑性解析を行うための基礎データの取得を目的として，工業用純チタン圧延板等を対象として各種負荷経路下における応力‐ひずみ曲線および電子線後方散乱回折法（EBSD）等による組織観察を行った．純チタン板においては，圧延方向と圧延直角方向で機械的特性が大きく異なる結果が得られ，従来から知られている傾向と同様となった．また，EBSD観察結果から，変形前には強い底面集合組織が見られ，圧縮変形後には双晶の活動による結晶方位回転，さらにはその後の引っ張りによる双晶の回復が観察された．これらの挙動を結晶塑性有限要素法により解析するために必要となる情報を，小型中性子源によりin-situで得るという具体的な目標を設定することができた．
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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
当初計画していた2次元および3次元のモデリング技術については具体的な成果には至らなかったが，その分H26に計画している中性子計測装置の開発の一部や引張および圧縮負荷試験が可能な治具の開発を先行して進めることができたため，総合的にはおおむね順調に進んでいると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
中性子による計測技術においては，高係数率の2次元検出器の導入等，パルス中性子イメージングの実現に向けた装置開発を継続すると同時に，結晶方位分布や転位密度等，塑性変形の解析に重要な情報の計測を試みる．また，各種負荷経路下における機械的特性値の計測を継続すると同時に，上記パルス中性子イメージングによる金属組織観察結果と比較検証が可能な結晶塑性有限要素法解析を実施する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H25年度に予定していたポスドク採用に関して、当初より募集活動を行い適任者を探していたが、年度末まで見つからず人件費の210万円を使い残した。
H25年度末に、本課題に従事するポスドクとして適任者が見つかり、H26年6月から採用することが決まった。このポスドク雇用のための人件費として使用するとともに、H25年度に作成した画像処理ソフトウェアの改修費に充てる計画とする。
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