| Project/Area Number |
22K14146
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
Ueki Shohei 九州大学, 工学研究院, 助教 (50880382)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | チタン / マイクロ引張試験 / 寸法効果 / 引張双晶変形 / 単結晶 / マイクロ力学試験 / 引張双晶 / 加工硬化 / 双晶変形 |
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| Outline of Research at the Start |
金属材料のマクロな機械的性質を正確に理解し制御するために、マイクロスケール力学特性評価が世界中で精力的に取り組まれている。六方最密構造を有するチタンにおいて、1～10ミクロンのサイズ範囲で、圧縮双晶変形の寸法効果がすべり変形に比べて顕著になることが示されており、このことは新たな材料開発指針を構築するものとして注目されている。本研究では、1～10ミクロンサイズの試験片に対して評価可能な引張試験技術を確立し、チタンにおける引張双晶変形の寸法効果を解明することを目的とする。本研究で得られる成果は、国内外で重点的な戦略として掲げられている、トランススケール力学制御の構築に大きく貢献するものとなる。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, a tensile-test technique was established, which can evaluate the specimens with characteristic dimensions between 1 and 10 μm, and tensile tests under the [0001] loading direction were performed on HCP titanium single crystals of different dimensions.The yield stress of specimen with the characteristic dimension of 5 μm was approximately 5.5 times higher than that of the bulk specimen.Post-tensile-test microstructural analysis confirmed the formation of the extension twins, indicating that significant size effect occurs in HCP titanium via extension twinning. Although decreasing the specimen size to 2 μm did not change the yield stress, the ultimate tensile stress and ductility were increased. In specimen with the characteristic dimension of 2 μm, the extension twins were also observed, suggesting that the size effect via extension twinning appears in the work hardening and ductility rather than the yield stress.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
金属材料における降伏応力の寸法効果に関する研究は、国内外を問わずして多く行われており、それらのほとんどがマイクロピラー圧縮試験によるものである。本研究で開発したマイクロ引張試験法は降伏応力だけでなく、その後の加工硬化や最大引張応力の評価も可能である。さらには伸びや絞りといった延性の評価も可能な点から、本研究の成果は、力学特性の発現機構と材料寸法との関係の包括的な理解に貢献するものである。
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