2013 Fiscal Year Research-status Report
変態歪蓄積を利用した巨大歪加工による構造用金属材料の結晶粒微細化
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25630315
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Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
宮本 吾郎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60451621)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 組織微細化 / せん断型変態 |
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| Research Abstract |
一般的な鉄鋼材料では，bcc ⇔ fcc 変態は拡散による原子の再配列を伴いながら高温で生じるため，転位等の格子欠陥はほとんど導入されない．このため，適切な合金設計を行いbcc ⇔ fcc 変態温度を原子の拡散が起こりにくい温度域まで低下させて，せん断型正変態および逆変態を繰り返すことで，変態ひずみを蓄積させて結晶粒微細化を実現することを目指した。
Fe-11Ni, 18Ni, 23Ni合金を用いた．また，炭素濃度を低下させるため，水素焼鈍により炭素量を低下させている．これらの合金を種々の速度で加熱して逆変態させ，その後の冷却によって正変態を生じさせた．また、一部の試料についてはレーザー顕微鏡と組み合わせた小型加熱ステージを持ちいて，相変態に伴う表面起伏を観察した．
その結果，Fe-11Ni合金では正変態はせん断型で生じるものの、レーザー顕微鏡によるその場観察中の逆変態では明瞭な表面起伏が見られず、また特定の結晶方位関係を持たないことから拡散型の逆変態が起こることが明らかとなった。このことはFe-11Ni合金では変態ひずみが蓄積されないことを意味する．一方，Fe-18Ni，Fe-23Ni合金においては，加熱中の逆変態においても鋭い表面起伏が生じることから正変態・逆変態ともにせん断型で生じ，変態ひずみが蓄積されることが明らかとなった．さらに，Fe-23Ni合金を用いて，bcc⇔fcc変態を10回繰り返すことで，結晶粒が初期材に比べて著しく微細化するという重要な知見を得た．
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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
H25年度に予定していた①せん断型bcc→fcc 変態が起こる条件の明確化については、Ni量および加熱速度の影響を明確にすることができた．また，当初H26年度に予定していた②繰り返し変態回数が結晶粒微細化に及ぼす影響、については前倒しで今年度実施し，繰り返し数を増加させるほど結晶粒が微細になるという重要な知見を得ている．一方，H25年度に予定していた③せん断型変態における変態歪の定量化については，表面起伏の観察は終了しているものの，ひずみの定量評価にまでは至っていない．従って、一部については当初の予定よりも遅れているものの、一部前倒しでできているものもあるため，全体としては順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，③せん断型変態における変態歪の定量化について実施するとともに，④炭素添加合金を用いることで、変態ひずみを効率的に蓄積し、さらなる結晶粒微細化を目指す．
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