2016 Fiscal Year Annual Research Report
Control of intergranular degradation phenomena in metallic materials based on fractal analysis of grain boundary connectivity
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26420709
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| Research Institution | Ashikaga Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小林 重昭 足利工業大学, 工学部, 准教授 (00323931)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 粒界工学 / 粒界腐食 / フラクタル / ステンレス鋼 / アルミニウム合金 / ニッケル基合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粒界腐食のような粒界劣化現象は、高エネルギー粒界であるランダム粒界を優先経路とするパーコレーション現象である。粒界制御に基づくバルク材料の特性向上に関する研究は、粒界工学として国内外で研究が進められている。従来の粒界工学では、粒界性格分布(異なる性格をもつ粒界の存在頻度)を制御因子としてきたが、粒界劣化現象の抑制に対しては、パーコレーション経路となるランダム粒界の連結性を制御することが、より効果的であると考えられる。
平成26年度と平成27年度は、低積層欠陥エネルギーのSUS304ステンレス鋼およびインコネル600ニッケル基合金に対し、ランダム粒界連結性のフラクタル次元制御による粒界腐食と粒界応力腐食割れ抑制の有効性を検証した。ランダム粒界連結性のフラクタル次元は、パーコレーション経路長さの指標となることを明らかにし、ランダム粒界の存在頻度と結晶粒径分布の変動係数に依存する組織因子であることを示した。粒界性格分布が同程度の試験片であっても、ランダム粒界連結性のフラクタル次元を低下させることにより、粒界腐食を抑制できることを明らかにした。
平成28年度は、高積層欠陥エネルギー材料のSUS430ステンレス鋼について、低エネルギー粒界を高頻度に導入するための粒界制御プロセスを検討した。高圧下率の冷間圧延と焼鈍によって{111}集合組織を発達させることにより、低角粒界および<111>回転軸に対して出現が予測される対応粒界の存在頻度を高められることを示した。2017アルミニウム合金においては、冷間圧延と熱処理により局所的に{001}集合組織が発達した。それらの局所集合組織において，高頻度の対応粒界が導入されることを明らかにした。これらの高積層欠陥エネルギー材料に対して、ランダム粒界の連結性はフラクタルであることを明らかにし、フラクタル次元制御により粒界劣化現象を抑制できる可能性を示した。
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