2015 Fiscal Year Research-status Report
純粋せん断法によるMg及びTi単結晶の活動すべり系・双晶系の探索
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26420667
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
安藤 新二 熊本大学, 学内共同利用施設等, 教授 (40222781)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北原 弘基 熊本大学, 学内共同利用施設等, 助教 (50397650)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | すべり変形 / hcp金属 / 臨界分解せん断応力 / せん断試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
純マグネシウムおよび純チタンのすべり系および双晶系の変形応力の評価を行うための単結晶用純粋せん断試験を行った．宮川ら（1965）らの研究を参考に，２種類の形状（H型およびS型）の板状単結晶試験片を用いて，引張試験機により純粋せん断試験を行った．前年度の結果では，まず純マグネシウムおよび純チタンにおけるそれぞれ主すべり系である底面すべり，ならびに柱面すべりの臨界分解せん断応力（CRSS）については，従来の引張試験で得られた値と良い一致を示したことから，この方法の妥当性が見出されたが，それ以外の高いCRSSをもつすべり系については，双晶変形が発生することから測定が困難であった．その原因を調べるために，H型試験片について有限要素解析ソフトANSYSを導入して，試験片の応力分布の解析と，それを基に最適形状の検討を行うことにした．その結果，せん断試験にもかかわらず，圧縮応力が発生しており，そのため双晶変形が生じたことが明らかになった．また圧縮応力が生じた理由は試験片の固定方法に問題があることも分かった．これらの成果は日本金属学会の秋期期講演大会(2015.9.16)においてポスター発表を行い，その後日本金属学会誌に論文発表した．
S型試験片についても有限要素解析により種々の形状の試験片を検討し，その結果を用いて，純マグネシウム単結晶のせん断試験を行った．しかしながら予想以外の場所に双晶が発生してしまい，この試験片でも柱面すべりの活動を調べることができなかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
純マグネシウムおよび純チタンのすべり系および双晶系の変形応力の評価を行うための単結晶用純粋せん断試験を行った．宮川ら（1965）らの研究を参考に，２種類の形状（H型およびS型）の板状単結晶試験片を用いて，引張試験機により純粋せん断試験を行った．前年度の結果では，まず純マグネシウムおよび純チタンにおけるそれぞれ主すべり系である底面すべり，ならびに柱面すべりの臨界分解せん断応力（CRSS）については，従来の引張試験で得られた値と良い一致を示したことから，この方法の妥当性が見出されたが，それ以外の高いCRSSをもつすべり系については，双晶変形が発生することから測定が困難であった．その原因を調べるために，H型試験片について有限要素解析ソフトANSYSを導入して，試験片の応力分布の解析と，それを基に最適形状の検討を行うことにした．その結果，せん断試験にもかかわらず，圧縮応力が発生しており，そのため双晶変形が生じたことが明らかになった．また圧縮応力が生じた理由は試験片の固定方法に問題があることも分かった．これらの成果は日本金属学会の秋期期講演大会(2015.9.16)においてポスター発表を行い，その後日本金属学会誌に論文発表した．
S型試験片についても有限要素解析により種々の形状の試験片を検討し，その結果を用いて，純マグネシウム単結晶のせん断試験を行った．しかしながら予想以外の場所に双晶が発生してしまい，この試験片でも柱面すべりの活動を調べることができなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
H型試験片については，有限要素シミュレーションにより，試験片の固定方法を改良することで，余分な圧縮応力の発生を抑えられることが分かった．そこで本年度は，試験片の固定方法を改良して，純マグネシウムにおける柱面すべりの活動を観察できるようにする．その後マグネシウムに，アルミニウム，亜鉛およびイットリウムを添加した合金単結晶に対しても同様の試験を行い，すべり系のCRSSに対する元素の影響を調査する．
またS型試験片についての形状の検討を行うこととする．純チタンについては形状が単純であるこのS型試験片を用いて，底面すべりの活動性を調査する．
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| Causes of Carryover |
本年度は，当初有限要素シミュレーションによる形状検討に注力したため，単結晶作製を十分に行うことができなった．そのため消耗品の使用量が少なくなった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初予定した，合金元素のすべり系に対する影響を調査するために多種類の合金単結晶を作製する必要がある．そこで前年の予算を用いて単結晶作製用電気炉を作製することにする．
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