2013 Fiscal Year Research-status Report
階層的材料評価法を利用した巨大ひずみ加工複相材料の組織・強度変化の究明
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25420753
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 尚 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50402649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邉 義見 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50231014)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 構造・機能材料 / 巨大ひずみ加工 / 複合材料 / 3次元組織観察 / 異方性 |
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| Research Abstract |
Al-Al3Ti複相材料(Al-5mass%Ti合金)に対して繰返し押出し加工(ECAP)を行い，それに伴う硬質粒子の破壊挙動および機械的性質の変化について調査した．この複相材料は，粗大な板状Al3Ti粒子がランダムに分散している．この複相材料に対して，Route A，Route CおよびRoute Bcにて4パスまでECAP加工を行い，シリアルセクショニングにてAl3Ti粒子分布の3次元可視化を行った．その結果，次の点が明らかとなった．(1)Al-Al3Ti複相材料にECAP加工を施すと板状Al3Ti粒子は破壊されて微細化する．このとき，Route Bcにて加工を施した試料のAl3Ti粒子は他の経路で加工した試料に比べて最も微細化していた．(2)Al3Ti粒子は，Route AおよびRoute Cによる加工によって配向分布し，かつRoute Bcによる加工にてランダムに分散する．(3)Route Aにて加工されたAl-Al3Ti複相材料のAl3Ti粒子は，加工軸に沿って比較的均一に分布する．一方，Route BcおよびRoute Cで加工した試料中のAl3Ti粒子は，集合体を形成していた．この集合体は，加工前のAl3Ti粒子の形状を示唆している．これは，Al3Ti粒子の空間分布がECAP加工に伴う母相の塑性流動に依存するためである．(4)Route AおよびRoute Bcにて加工を施した試料における降伏応力の異方性は小さい．一方，Route Cにて加工を施した試料には，降伏応力の異方性が生じていた．以上より，本研究では，巨大ひずみ加工を施した複相材料中の硬質粒子分布が母相の塑性流動によって決定し，かつその粒子分布によって機械的性質が決定することを見出した．この知見は，複相材料の加工に伴う組織変化および強度変化を推測するための知見として学術的・工業的に重要である．
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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
平成25年度では，板状Al3Ti粒子を有するAl-Al3Ti複相材料へのECAP加工に伴うAl3Ti粒子の破壊挙動および機械的性質の変化について明らかにした．しかし，粒状Al3Ni粒子を有するAl-Al3Ni複相材料へのECAP加工に伴う粒子分布および機械的性質の変化についても調査を試みたが，ECAP加工にてクラックが生じてしまったため，正確なデータを得ることができなった．そのため，Al-Al3Ni複相材料に関する研究は，次年度にAl3Ni粒子体積分率が低い複相材料を用いることで再度試みることを計画している．その一方で，平成27年度に実施を予定していたAl-Al3Ti複相材料への摩擦撹拌プロセスに伴う硬質粒子破壊挙動を前倒しで実施した．以上より，本研究の目標はおおむね達成できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度では，平成25年度に引き続き，粒状Al3Ni粒子を有するAl-Al3Ni複相材料へのECAP加工に伴う粒子分布および機械的性質の変化について調査を行う．さらに，ECAP加工を施したAl-Al3Ti複相材料およびAl-Al3Ni複相材料に対し，Al母相および硬質粒子の結晶方位分布を電子線後方散乱回折法(EBSD)にて解析することにより，硬質粒子の破壊メカニズムを結晶学の観点から明らかにする．同時に，得られた結果に基づいて硬質粒子の破壊がAl母相の結晶粒微細化に及ぼす影響についても検討する．また，Al-Al3Ti複相材料に巨大ひずみ加工を施すとAl3Ti粒子が破壊すると同時に，TiがAl母相中に過飽和に固溶した過飽和固溶体を形成することが知られている．そこで，本研究では，この過飽和固溶体の形成機構についても検討する．以上の点を平成26年度に明らかにすることで，平成27年度に摩擦撹拌プロセスなどを施した複相材料の加工組織の形成メカニズムと機械的性質変化に関する研究へつなげる．
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