2021 Fiscal Year Annual Research Report
構造・組織型ミルフィーユ材料における弾性不均質性とそれに起因した応力・ひずみ分配
Publicly Offered Research
| Project Area | Materials science on mille-feullie structure -Developement of next-generation structural materials guided by a new strengthen principle- |
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| Project/Area Number |
21H00101
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
多根 正和 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (80379099)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 弾性論 / マイクロメカニックス / 材料組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、硬質層と軟質層で構成される各種ミルフィーユ材料に対して研究を実施し、ミルフィーユ構造における硬質・軟質層間の弾性率ミスマッチ(弾性不均質性)およびそれに起因した応力・ひずみ分配挙動を明らかにすることを目的としている。本年度は、組織型ミルフィーユ材料として、ブリッジマン法を用いた一方向凝固によって作製されたMg系およびAl系の共晶合金の多結晶体を対象として研究を実施した。研究対象試料は、新学術領域で推奨されている領域内での連携研究により提供を受けた。研究対象の材料に対して、領域内の連携研究により電子線後方散乱回折(EBSD)測定を用いて、一方向凝固法によって形成された多結晶体の結晶配向性の解析を実施した。さらに、光学顕微鏡による微細組織(ミルフィーユ構造)の観察を実施した。加えて、Mg系およびAl系の共晶合金の組織形態および集合組織(結晶配向性)を反映した弾性率を測定するため、一方向凝固によって作製された多結晶体から放電加工機を用いて数mm角程度の直方体試料を切り出した。作製した直方体試料に対して、異方性弾性率の高精度測定に有効な手法である超音波共鳴法と電磁超音波共鳴法を組み合わせた手法を用いて、室温にて弾性率の測定を実施した。超音波共鳴法と電磁超音波共鳴法を組み合わせた手法を用いることで、異方的な組織形態および集合組織(結晶配向性)の異方性を反映したすべての独立な弾性スティフネスを決定することができた。
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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
組織型ミルフィーユ材料であるMg系およびAl系の共晶合金の多結晶体に対して、各構成相の結晶配向性および組織形態を反映した異方的な弾性特性を超音波共鳴法と電磁超音波共鳴法を組み合わせた手法を用いて、明らかにすることに成功した。これは、硬質層と軟質層で構成されるミルフィーユ材料において、硬質・軟質層間の弾性率ミスマッチおよびそれに起因した応力・ひずみ分配挙動を明らかにするという本研究課題の目的を達成するために必要な重要な成果である。このことから、研究は順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
構造・組織型ミルフィーユ材料であるMg系およびAl系材料を対象とし、Eshelbyの等価介在物等に基づくマイクロメカニックス(微視的弾性)理論を利用して、ミルフィーユ構造の微細組織をモデル化することで、構造・組織型ミルフィーユ材料における硬質および軟質層間の弾性不均質性および弾性不均質性に起因した応力・ひずみ分配挙動を系統的に明らかにする。さらには、弾性異方性および弾性不均質性を基軸として、各種ミルフィーユ材料における弾性特性とキンク変形挙動との相関関係を調べる。
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