• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Magnetic strengthening - Novel approach for material strengthening-

Research Project

Project/Area Number 19K22052
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

新津 甲大  京都大学, 工学研究科, 助教 (90733890)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords磁性転位 / 構造材料 / 材料強化 / 材料加工 / 磁性 / 転位 / 逆位相境界 / 磁性強化 / 部分転位
Outline of Research at the Start

従来の材料強化法は『転位の運動を弾性場相互作用の下以下に抑制するか』という描像に基づいた強化法である。一方、転位をはじめとする欠陥近傍の原子構造の乱れは、マトリクスとは異なる電子状態を局所的に実現することでもあることから、電磁気学的な物性もマトリクスと異なることが想定される。従って強化法の学理は、弾性場相互作用のみならず、電磁場との交差的・直接的相互作用も考慮されるべきであると考えられる。本研究では、このような磁気的にマトリクスとは異なる転位を導入した材料の変形素過程を調査し、転位が帯びる磁性のドラッグ効果や転位同士の磁気的近接効果に基づく、新たな強化機構―磁性強化―の確立と学理構築を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

2020年度はB2-FeAlとFeRh合金を主たる研究対象とし、その合金単結晶作製と塑性変形に伴うミクロ組織の発展・形態観察(ショックレー部分転位、転位分解幅の計測、すべり系の同定、電子線ホログラフィー観察など)、さらに超伝導磁束干渉計(MPMS)内で圧縮試験が可能な特殊ロッドの製作を通して転位導入に伴う磁化の変化の調査を行った。
Floating Zone法により育成した単結晶を用い、種々の圧縮歪を導入した単結晶片の磁化測定により有意な磁化の増大の検出・キュリー温度の評価に成功している。さらに塑性変形に伴う強磁性発現の起源を調べるため、すべり面に平行に切り出した薄片の透過型顕微鏡観察および電子線ホログラフィー観察を行った。観察結果としては転位は2本のショックレー部分転位に分解しており、その分解幅約20nmに渡り逆位相境界が形成されていた。2019年度までの電子線ホログラフィー観察の結果では極めて小さいながら強磁性に由来する電子波の位相変化が検出できていたが、定量評価には位相検出精度および空間分解能が不十分であった。2020年度では光学系を再考し、転位近傍の狭所領域の観察を再度行った。その結果、2本の部分転位内の磁束方向は互いに反平行となっていることが明らかとなり、外場の有無によって反平行・平行の2つの状態をとりうることが示唆された。これが転位内磁気秩序による塑性変形誘起強磁性の起源であると考えられる。
現在はこの逆位相境界(すなわち原子周期構造の変化)がFeの磁気モーメントにどう作用するか第一原理計算を行っており、実験・理論両面からの裏付けを進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

単結晶育成や物性測定の実験推移は2019年度に続き極めて順調であり、さらに時間を要する電子線ホログラフィー観察を年度内に再実験することができた。またMPMS内の圧縮試験ロッドの製作を完了させており、現在は条件出し・校正の段階にある。期待通りの動作性能・精度が出ることを確認しており、次年度では期待したデータ収集が可能であると想定している。概ね想定通りの知見が得られており、今後論文投稿に向けてより詳細な実験・解析を行っていく。

Strategy for Future Research Activity

2021年度では圧縮試験ロッドを用いた磁化測定の実施と第一原理計算での転位近傍のFe磁気モーメントの振舞いの理論評価を行う予定である。
これまでの実験的知見に対し理論面からも裏付けを進め、転位の磁性と機械特性の相関の解釈についてよりIn-depthな検討を行っていく。
データがまとまったところから論文化や学会発表による対外発信を行っていく予定である。

Report

(2 results)
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report

Research Products

(34 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 10 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 7 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Inorganic process for wet silica-doping of calcium phosphate2021

    • Author(s)
      Sugiura Yuki、Niitsu Kodai、Saito Yasuko、Endo Takashi、Horie Masanori
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 11 Pages: 12330-12335

    • DOI

      10.1039/d1ra00288k

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of annealing on hardness, yield strength and dislocation structure in single crystals of the equiatomic Cr-Mn-Fe-Co-Ni high entropy alloy2021

    • Author(s)
      Zhou Dengshan、Chen Zhenghao、Ehara Kazuki、Nitsu Kodai、Tanaka Katsushi、Inui Haruyuki
    • Journal Title

      Scripta Materialia

      Volume: 191 Pages: 173-178

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2020.09.039

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Aesthetic Silver-Doped Octacalcium Phosphate Powders Exhibiting Both Contact Antibacterial Ability and Low Cytotoxicity2020

    • Author(s)
      Sugiura Yuki、Obika Hideki、Horie Masanori、Niitsu Kodai、Makita Yoji
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 5 Pages: 24434-24444

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c02868

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermal activation of stress-induced martensitic transformation in Ni-rich Ti-Ni alloys2020

    • Author(s)
      Niitsu K.、Date H.、Kainuma R.
    • Journal Title

      Scripta Materialia

      Volume: 186 Pages: 263-267

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2020.05.010

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature dependence of magnetic exchange stiffness in iron and nickel2020

    • Author(s)
      Niitsu Kodai
    • Journal Title

      Journal of Physics D: Applied Physics

      Volume: 53

    • DOI

      10.1088/1361-6463/ab9672

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiple strengthening mechanisms in high strength ultrafine-grained Al?Mg alloys2020

    • Author(s)
      Wang Hao、Geng Hongwei、Zhou Dengshan、Niitsu Kodai、Mur?nsky Ondrej、Zhang Deliang
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering: A

      Volume: 771 Pages: 138613-138613

    • DOI

      10.1016/j.msea.2019.138613

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Temperature dependence of exchange stiffness in an off-stoichiometric Ni2MnIn Heusler alloy2020

    • Author(s)
      Niitsu K.、Xu X.、Umetsu R. Y.、Kainuma R.、Harada K.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 101 Pages: 014443-014443

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.014443

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Toward the quantitative the interpretation of hole-free phase plate images in a transmission electron microscope.2020

    • Author(s)
      Harada Ken、Malac Marek、Hayashida Misa、Niitsu Koudai、Shimada Keiko、Homeniuk Darren、Beleggia Marco
    • Journal Title

      Ultramicroscopy

      Volume: 209 Pages: 112875-112875

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2019.112875

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Ti-Enriched Al <sub>2</sub>O <sub>3</sub>/Cu Interfaces in a Cu-Al <sub>2</sub>O <sub>3</sub> Alloy2019

    • Author(s)
      Zhou Dengshan、Jin Shenbao、Yang Chao、Niitsu Kodai、Sha Gang、Zhang Deliang
    • Journal Title

      SSRN Electronic Journal

      Volume: -

    • DOI

      10.2139/ssrn.3454925

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Electron Holography on Fraunhofer Diffraction Using Double Slit2019

    • Author(s)
      Harada Ken、Niitsu Kodai、Shimada Keiko、Kodama Tetsuji、Akashi Tetsuya、Ono Yoshimasa A.、Shindo Daisuke、Shinada Hiroyuki、Mori Shigeo
    • Journal Title

      Microscopy and Microanalysis

      Volume: 25 Pages: 102-103

    • DOI

      10.1017/s1431927619001247

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electron Holography and Magnetotransport Measurements Reveal Stabilized Magnetic Skyrmions in Fe1?xCoxSi Nanowires2019

    • Author(s)
      Mathur Nitish、Stolt Matthew J.、Niitsu Kodai、Yu Xiuzhen、Shindo Daisuke、Tokura Yoshinori、Jin Song
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 13 Pages: 7833-7841

    • DOI

      10.1021/acsnano.9b02130

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Magnetic configuration under geometrical confinement2020

    • Author(s)
      KODAI NIITSU
    • Organizer
      8th INTERM 2021
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Plastic Deformation of Single Crystals of a Cr-Co-Ni Equiatomic Medium Entropy Alloy2020

    • Author(s)
      Ashif Equbal, Kazuki Ehara, Makoto Asakura, Kodai Niitsu, Kyosuke Kishida, Haruyuki Inui
    • Organizer
      2020 MRS fall meeting
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Phase equilibria and crystal structures of highly ordered intermetallic compounds of Fe2Al5 phases with the framework structure of η-Fe2Al5 phase2020

    • Author(s)
      Tetsuya Hamada, Ryutaro Sakai, Masaya Higashi, Kodai Niitsu, Haruyuki Inui
    • Organizer
      2020 MRS fall meeting
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Plastic deformation behavior and microstructural evolution of a Cr-Co-Ni medium entropy alloy2020

    • Author(s)
      Kodai Niitsu, Kazuki Ehara, Kyosuke Kishida, Haruyuki Inui
    • Organizer
      Thermec'2021
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Fe, Ni薄膜内に導入される磁壁の幅とその温度依存性2020

    • Author(s)
      新津 甲大、原田 研、進藤 大輔
    • Organizer
      日本金属学会2020年春期(第166回)講演大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Magnetic texture under geometrical confinement2020

    • Author(s)
      Kodai Niitsu
    • Organizer
      7th INTERM 2020
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] η-Fe2Al5の高次規則相の結晶構造と相平衡2020

    • Author(s)
      濱田 鉄也、境 龍太郎、新津 甲大、乾 晴行
    • Organizer
      日本金属学会2020年春期(第166回)講演大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Fe-Al B2相に導入した転位近傍の磁気特性2020

    • Author(s)
      新津 甲大、岩村 泰樹、乾 晴行
    • Organizer
      日本金属学会2020年春期(第166回)講演大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Ti-Zr-Nb-Hf-Ta等原子量合金の低温圧縮変形挙動2020

    • Author(s)
      松浦 周太郎、岸田 恭輔、新津 甲大、乾 晴行
    • Organizer
      日本金属学会2020年春期(第166回)講演大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Effect of nitrogen addition on the strength and ductility of CrCoNi equiatomic alloys2020

    • Author(s)
      李 楽、陳正昊、新津 甲大、乾 晴行
    • Organizer
      日本金属学会2020年春期(第166回)講演大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] η-Fe2Al5単結晶マイクロピラーの塑性変形と変形組織観察2020

    • Author(s)
      王 小豊、陳 正昊、新津 甲大、岸田 恭輔、乾 晴行
    • Organizer
      日本金属学会2020年春期(第166回)講演大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Materials Parameters in Designing FCC High-entropy Alloys2020

    • Author(s)
      Haruyuki Inui, Koudai Niitsu, Kyosuke Kishida, Easo George
    • Organizer
      TMS 2020 Annual Meeting & Exhibition
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Magnetic transition in ordered BCC phases of Fe-Al alloys2019

    • Author(s)
      K. Abe, Y. Kimura, X. Xu, K. Niitsu, T. Omori, R. Kainuma
    • Organizer
      CALPHAD 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of Heat-Treatment on Mechanical Properties of Equiatomic CrMnFeCoNi High-Entropy Alloy and Its Derivative Equiatomic Quaternary and Ternary Medium-Entropy Alloys2019

    • Author(s)
      Haruyuki Inui, Kodai Niitsu, Kyosuke Kishida
    • Organizer
      2019 MRS FALL MEETING & EXHIBIT
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Single-crystal Mechanical Properties of Equiatomic CrMnFeCoNi High-entropy Alloy and Its Derivative Equiatomic Quaternary and Ternary Medium-entropy Alloys2019

    • Author(s)
      Haruyuki Inui,Kyosuke Kishida, Koudai Niitsu, Easo George
    • Organizer
      World Congress on High Entropy Alloys (HEA 2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] FCCハイエントロピー合金の塑性変形と微視組織2019

    • Author(s)
      新津甲大,江原和輝,Ashif Equbal,浅倉誠仁,岸田恭輔,乾 晴行
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] η-Fe2Al5の高次規則相と相平衡2019

    • Author(s)
      濱田鉄也,境龍太郎,新津甲大,乾 晴行
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] NiCoMnIn合金における磁場誘起マルテンサイト変態ダイナミクス2019

    • Author(s)
      矢野凱己,新津甲大,貝沼亮介,乾 晴行
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Cr-Co-Ni等原子量合金単結晶の塑性変形における熱活性化過程2019

    • Author(s)
      江原和輝,新津甲大,岸田恭輔,乾 晴行
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Ti-Zr-Nb-Hf-Ta等原子量合金のすべり面解析2019

    • Author(s)
      松浦周太郎,岸田恭輔,新津甲大,乾 晴行
    • Organizer
      日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Isothermal nature of magnetc-feld-induced martensitc transformaton in NiCoMnIn metamagnetc shape memory alloy2019

    • Author(s)
      Yoshiki Yano, Kodai Niitsu, Ryosuke Kainuma, Haruyuki Inui
    • Organizer
      Intermetallics 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 個人ホームページ

    • URL

      https://kodai-niitsu.jimdofree.com/

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] Holography reconstruction method and program2020

    • Inventor(s)
      原田研、新津甲大、 嶌田惠子
    • Industrial Property Rights Holder
      原田研、新津甲大、 嶌田惠子
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2019-07-04   Modified: 2021-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi