2016 Fiscal Year Annual Research Report
“単結晶育成を必要としない単結晶弾性率の決定方法”の構築と生体用金属材料への応用
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26709053
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
多根 正和 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80379099)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 弾性率 / 粗視化理論 / 単結晶 / 結晶配向性 / 集合組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
結晶配向性を有する純銅・多結晶に、Eshelbyの等価介在物理論および有効媒体近似を組み合わせて構築した立方晶系の単結晶弾性率を決定するための新規な独自手法(inverse self-consistent近似)を適用し、単結晶弾性率を決定する際の結晶粒形状の影響を調べた。まず、鋳型鋳造法による一方向凝固により、凝固方向に結晶の<100>方位が強く配向した多結晶を作製し、光学顕微鏡観察により結晶粒の形状を調べた。さらに、X線極点図測定により結晶配向性を定量的に調べた。次に、Eshelbyの等価介在物理論を用いて、結晶粒の形状を回転楕円体に近似し、多結晶弾性率から単結晶弾性率を決定する場合において、楕円体のアスペクト比が単結晶弾性率の決定精度に及ぼす影響を調べた。この際、X線極点図より求めた結晶配向性の情報を用いて、多結晶組織をモデル化した。その結果、弾性異方性の強い純銅の単結晶においては、結晶粒形状を反映した結晶粒間の弾性相互作用の影響が顕著に現れるため、精度良く単結晶弾性率を決定する際には、結晶粒形状の影響を適切にモデル化ことが非常に重要であることを明かにした。また、純銅においては、単結晶弾性率の文献値との差が1％程度という非常に高精度で単結晶弾性率を決定可能であることを示した。さらに、bcc構造を不安定化したTi-V合金に対して、室温時効に伴う弾性率変化を超音波共鳴法により測定した。その結果、昨年度明らかとなったTi-Nb系合金と同様に室温時効に伴って弾性率が増加するという特異な現象をTi-V合金においても明らかにした。
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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
Eshelbyの等価介在物理論および有効媒体近似を組み合わせて構築した単結晶弾性率を決定するための新規な独自手法(inverse self-consistent近似)を弾性異方性の強い単結晶で構成された多結晶材料に適用し、結晶粒形状が単結晶弾性率の決定精度に及ぼす影響を詳細に明らかにすることができた。さらに、弾性異方性が強い単結晶で構成された多結晶材料においては、結晶粒間の弾性相互作用の影響が強く、それによって多結晶弾性率が結晶粒形状に依存することも定量的に明らかにすることに成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
Ti-Nb系合金およびTi-V系合金において見出した室温時効に伴う弾性率増加の原因を光学的浮遊帯域溶融法を用いた単結晶育成をベースとした実験とinverse Voigt-Reuss-Hill近似、inverse self-consistent近似およびマイクロメカニックスを用いたモデル計算を組み合わせて明らかにする。さらに、加工による変形ω変態と弾性特性との相関関係に対してもinverse Voigt-Reuss-Hill近似、inverse self-consistent近似およびマイクロメカニックスを用いたモデル計算と実験とを組み合わせて明らかにする。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は、研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
使用頻度の高い装置のメンテナンス費用、成果発表のための旅費、消耗品の購入費および英文校正費用として使用し、研究を効率的に進める。
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