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電解析出法による高強度ナノ結晶合金の開発とその塑性変形挙動

研究課題

研究課題/領域番号 13450298
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・処理
研究機関兵庫県立大学 (2004)
姫路工業大学 (2001-2003)

研究代表者

山崎 徹  兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30137252)

研究分担者 藤田 和孝  宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (10156862)
望月 孝晏  兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 教授 (80101278)
研究期間 (年度) 2001 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
13,300千円 (直接経費: 13,300千円)
2004年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2003年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2002年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
2001年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
キーワードNi-W合金 / 電解析出法 / ナノ結晶合金 / 塑性変形 / 熱可塑性 / 延性-脆性遷移温度 / 機械的性質 / ナノ結晶材料 / マイクロ電析 / アモルファス材料
研究概要

電解析出法により高強度・高靭性を有するNi-Wナノ結晶合金の作製が可能であることを示した。Ni-Wナノ結晶合金は明瞭な延性-脆性遷移温度(DBTT)を有しており、DBTTが室温以下の条件で、応力と加熱を加えると熱可塑性を生じて、これら材料の高強度・高靱性を維持したままで精密な成形加工ができることを示した。一方、ナノ結晶合金は、加工硬化性を示さず、引張変形を加えると変形が局所的に生じて、僅かな伸びで破断する欠点を有する。
本年度は、これらナノ結晶合金に大きな塑性変形能を付与させることを目的として、ナノ結晶組織中に電解析出法とフォトリソグラフィーによるマイクロ成形加工技術とを組み合わせて,微細な穴を意図的に配置することにより塑性変形開始点を分散させた組織を作製し,引張強度を測定した.引張試験には歪ゲージを使用し,試験後は顕微鏡を用いた表面観察を行った.
ナノ結晶Ni-W電析合金は,明瞭な延性-脆性遷移温度(DBTT)を有し,180℃以下の加熱処理においてDBTTは室温以下で飽和した.この時,本材料は脆化することなく熱可塑性を示し,成形加工を行うことが可能であった.また,本合金は熱処理中に収縮挙動を示し,これは結晶粒成長に伴う粒界体積率の減少によるものと考えられた.さらに,ナノ結晶Ni-16 at.%W合金中に,直径0.02および0.03mmの微小な穴もしくは高分子レジストを0.10mmの間隔で緻密に配列させた混合組織を作製し,引張試験を行った.その結果、緻密な穴を配列させることにより,引張破断強度は穴のない試料での1700MPaに比べて2200MPaまで上昇し、極めて高い引張破断強度を示した。さらに、破断歪量も1.0%から1.2%へと増加した.穴のないNi-W合金のみの試料では引張変形時の塑性変形が局所的に限定して生じたが,合金中に微細な穴を並べた試料においては,穴の周辺にいくつものすべり線が観察されたことから試験片全体に局所降伏が生じ、塑性変形が分散されたために,高強度を示したものと考えた.

報告書

(5件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2005 2004 2003 2002 2001 その他

すべて 雑誌論文 (17件) 文献書誌 (12件)

  • [雑誌論文] ナノ結晶合金の創製法2005

    • 著者名/発表者名
      山崎 撤
    • 雑誌名

      ナノマテリアルハンドブック(NTS)

      ページ: 218-223

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High-strength Nanocrystalline Ni-W Electrodeposits and Their Precision Forming at High Temperatures2005

    • 著者名/発表者名
      N.Oda, H.Matsuoka, T.Yamasaki, T.Fukami
    • 雑誌名

      Materials Science Forum (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation of High-quality Nanocrystalline Ni-W Electrodeposits by using a Multi-anode Type Electrode2005

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka, T.Okada, T.Yamasaki, T.Fukami
    • 雑誌名

      Materials Science Forum (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ナノ結晶合金の創製法2005

    • 著者名/発表者名
      山崎 徹
    • 雑誌名

      ナノマテリアルハンドブック(NTS)

      ページ: 218-223

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Navel Nanocrystalline Alloys and Magnetic Nanomaterials2004

    • 著者名/発表者名
      T.Yamasaki
    • 雑誌名

      Bristol & Philadelphia (Ed, by B.Cantor) (Institute of Physics Publishing)

      ページ: 101-120

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 電解析出法による高強度Ni-Wナノ結晶合金の作製とマイクロ成形加工2004

    • 著者名/発表者名
      山崎 徹
    • 雑誌名

      表面技術 Vol.55

      ページ: 242-247

    • NAID

      10012887152

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystal growth and time evolution in Zr-Al-Cu-Ni glassy metals in supercooled liquid2004

    • 著者名/発表者名
      T.Fukami, K.Okabe, D.Okai, T.Yamasaki, T.Zhang, A Inoue
    • 雑誌名

      Materials Science & Engineering B B111

      ページ: 189-196

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Novel Nanocrystalline Alloys and Magnetic Nanomaterials2004

    • 著者名/発表者名
      T.Yamasaki
    • 雑誌名

      Institute of Physics Publishing, Bristol & Philadelphia (Ed, by B.Cantor)

      ページ: 101-120

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Crystal growth and time evolution in Zr-Al-Cu-Ni glassy metals in supercooled liquid2004

    • 著者名/発表者名
      T.Fukami, K.Okabe, D.Okai, T.Yamasaki, T.Zhang, A Inoue
    • 雑誌名

      Materials Science & Engineering B 111

      ページ: 189-196

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Viscosity Measurements for Fe-Ni-B and Fe-Ni-Al-B Liquid Alloys by an Oscillating Crucible Method2004

    • 著者名/発表者名
      T.Yamasaki, Y.Yufune, H.Ushio, D.Okai, T.Fukami, H.M.Kimura, A.Inoue
    • 雑誌名

      Materials Science & Engineering A 375-377

      ページ: 705-708

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Novel Nanocrystalline Alloys and Magnetic Nanomaterials2004

    • 著者名/発表者名
      T.Yamasaki
    • 雑誌名

      Bristol & Philadelphia (Ed, by B.Cantor) (Institute of Physics Publishing)

      ページ: 101-120

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Formation of Metal-TiN/TiC Nanocomposite Powders by Mechanical Alloying and Their Consolidation2003

    • 著者名/発表者名
      T.Yamasaki, Y.J.Zheng, Y.Ogino, M.Terasawa, T.Mitamura, T.Fukami
    • 雑誌名

      Materials Science & Engineering A 350

      ページ: 168-172

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation of Ultra-Fine Grained SUS316L Steels by Ball-Milling and Their Mechanical Properties after Neutron Irradiation2003

    • 著者名/発表者名
      Y.J.Zheng, T.Yamasaki, M.Terasawa, T.Mitamura, T.Fukami
    • 雑誌名

      Materials Science Forum Vol.426-432

      ページ: 1065-1070

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] EXAFS Study on Amorphous and Nanocrystalline M-W(M=Fe,Ni) Alloys Produced by Electrodeposition2002

    • 著者名/発表者名
      T.Nasu, M.Sakurai, T.Kamiyama, T.Usuki, O.Uemura, T.Yamasaki
    • 雑誌名

      Journal of Non-crystalline Solids Vol.312-314

      ページ: 319-322

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hall-Petch breakdown manifested in abrasive wear resistance of nanocrystalline nickel2002

    • 著者名/発表者名
      A.Schuh, T.G.Nieh, T.Yamasaki
    • 雑誌名

      Scripta Materialia Vol.46

      ページ: 735-740

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Amorphous and Nano-crystalline Materials2001

    • 著者名/発表者名
      T.Aihara, F.Akiyama, K.Aoki, M.Sherif El-Eskandarany, H.Habazaki, K.Suzuki, T.Yamasaki
    • 雑誌名

      Advances in Materials Research (Ed. by A.Inoue)(Springer Science Publisher)(Berlin, Germany) Vol.3

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High-strength Nanocrystalline Ni-W Alloys Produced by Electrodeposition and Their Embrittlement Behaviors During Grain Growth2001

    • 著者名/発表者名
      T.Yamasaki
    • 雑誌名

      Scripta Materialia Vol.44, No.8

      ページ: 1497-1502

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Nasu, M.Sakurai, T.Yamasaki 他: "Microstructure of H-W(M=Fe, Ni) Alloys Produced by Electrodeposition and Mechanical Alloying."Materials Science Forum. Vol.426-432. 4549-4590 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamasaki, Y.J.Zheng 他: "Formation of Metal-TiN/TiC Nanocomposite Powders by Mechanical Alloying and Their Consolidation."Materials Science & Engineering. A350. 168-172 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.J.Zheng, T.Yamasaki 他: "Formation of Ultra-fine Grained SUS316L Steels by Ball-milling and Their Mechanical Properties after Neutron Irradiation,"Materials Science &. Engineering. Vol.426-432. 1065-1070 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 山崎 徹: "「ナノメタルの最新技術と応用開発」編集 井上明久 電解析出法によるナノ結晶材料の作製と性質(著書、分担執筆)"株式会社シーエムシー出版,東京. 225-231 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamasaki, Y.J.Zhang, Y.Ogino, M.Terasawa, T.Mitamura, T.Fukami: "Formation of Metal-TiN/TiC Nanocomposite Powders by Mechanical Alloying and Their Consolidation"Materials Science & Engineering A. (印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nasu, M.Sakurai, T.Kamiyama, T.Usuki, O.Uemura, T.Yamasaki: "EXAFS study on amorphous and nanocrystalline M-W(M=Fe, Ni) alloys produced by electrodeposition"Journal of Non-crystalline Solids. 312-314. 319-322 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Schuh, T.G.Nieh, T.Yamasaki: "Hall-Petch Breakdown Manifested in Abrasive Wear Resistance of Nanocrystalline Nickel"Scripta Materialia. 46. 735-740 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Akamatsu, H.Tanaka, T.Yamanishi, S.Egawa, T.Yamasaki, M.Miki, M.Yatsuzuka: "Increase of Si Solution Rate into Al Matrix by Repeated Irradiation of Intense Pulsed Ion Beam"Vacuum. 65. 563-569 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Yamasaki: "High-strength Nanocrystalline Ni-W Alloys Produced by Electrodeposition and Their Embrittlement Behaviors during Grain Growth"Scripta Materialia. 44. 1497-1502 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] C.Schuh, T.G.Nieh, T.Yamasaki: "Hall-Petch Breakdown Manifested in Abrasive Wear Resistance of Nanocrystalline Nickel"Scripta Materialia. 45(in press). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kazutaka FUJITA, Akihisa INOUE, Tao Zhang: "Effect of Overload and Frequency on Fatigue Crack Propagation in Nanocystalline Zr-Based Bulk Metallic Glass"Materials Transactions. 42. 1502-1508 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kazutaka FUJITA, Akihisa INOUE, Tao Zhang: "Fractography of Fatigue Crack Propagation in a Nanocrystalline Zr-Based Bulk Metallic Glass"Scripta Materialia. 44. 1629-1633 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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