| 研究課題/領域番号 |
15360366
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
南埜 宜俊 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30116107)
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| 研究分担者 |
辻 伸泰 大阪大学, 工学研究科, 助教授 (30263213)
小泉 雄一郎 大阪大学, 工学研究科, 助手 (10322174)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
13,500千円 (直接経費: 13,500千円)
2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2004年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2003年度: 11,900千円 (直接経費: 11,900千円)
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| キーワード | ARB法 / 内部摩擦 / 強歪み加工 / 転位 / 超微細結晶粒 / 強度 / 焼鈍 / 再結晶 / 制振特性 / 磁壁 / 強加工材 / 圧延 / 防振特性 / IF鋼 / 1100合金 |
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| 研究概要 |
本研究は、ARB法により創製した超微細結晶粒構造材の制振特性を研究し、そのメカニズムの解明を平成15年度から17年度に行った。工業用純アルミニウム(1100合金)、Ni、Ti添加極低炭素IF鋼、Fe-Cr-Al合金に繰り返し重ね接合圧延(ARB)法により強加工を試料に加え結晶粒径が約0.2μm程度までに微細化した。それらの加工材の試料を種々の温度で焼鈍し、内部組織を変化させた。それらの試料を透過型電子顕微鏡(TEM)による組織観察、磁化測定、強度測定、硬度測定、内部摩擦測定を行った。
1100合金とNi強加工材の内部摩擦は、加工量の増加に従って内部摩擦が増加する傾向を示した。特に相当歪=4.0材において、ε=1.8×10^<-2>で内部摩擦がQ^<-1>=6.6×10^<-3>と最も高い値を示した後、高ε側で内部摩擦はほぼ一定値を示した。これらは、転位セル内(粒内)に蓄積された転位密度が上昇しているからであり、可動転位の増加によるものであることが判明した。Ti添加極低炭素IF鋼の内部摩擦については、22μmの粗粒材は内部摩擦が1.40x10^<-3>、0.4μm材は1.63x10^<-3>、0.2μm材は1.83x10^<-3>と向上した。その強度は22μm材では270Mpaであったが0.2μmでは900Mpaと約3倍の高強度を示した。試料に873K-973Kでの焼鈍を施すと、873Kで内部摩擦は1.57x10^<-3>と低下するが973Kでは1.72x10^<-3>と回復した。このように、結晶粒超微細化で3倍となる高強度をもつとともに、しかも制振特性は高強度化により一般材料のように低下せず、約30%の制振特性の向上を達成した。IF鋼の内部摩擦メカニズムは転位の運動により内部摩擦を生じており、転位の密度、易動度及び運動した量を制御することで、強度の向上と内部摩擦の向上を達成することが分かった。Fe-Cr-Al合金では平均結晶粒径厚さ0.11μmの超微細結晶粒組織が得られ、その強度は2倍程度にまで上昇した。一方、その内部摩擦は半分以下にまで低下した。焼鈍を施したところ、500℃以下の温度では、硬度は僅かに低下し、内部摩擦は大きく上昇した。この変化の主因は、転位密度の減少により磁壁移動距離の増加し、かつ結晶粒サイズの変化が小さく、強度があまり低下しなかったことによることが分かった。
このように、強ひずみ加工と適切な熱処理の組合せにより、制振性を損なわずに強度を大幅に上昇させられることが本研究により明らかとなった。
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