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ヘテロ構造制御による高機能チタンの創製とその損傷メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K05677
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関神戸大学

研究代表者

菊池 将一  神戸大学, 工学研究科, 助教 (80581579)

研究分担者 中井 善一  神戸大学, 工学研究科, 教授 (90155656)
連携研究者 飴山 惠  立命館大学, 理工学部, 教授 (10184243)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードチタン / 粉末冶金 / 疲労 / 金属疲労
研究成果の概要

高強度と高延性の両立を達成するため,粗大粒組織の周りに微細粒組織をネットワーク状に周期配置させた「ヘテロ構造チタン」を創製した.本研究では,ヘテロ構造チタン合金の損傷メカニズムを解明するため,疲労き裂伝ぱ試験および4点曲げ疲労試験を実施した.その結果,長い疲労き裂伝ぱ特性はヘテロ構造に影響を受け,き裂経路が変化することが明らかとなった.さらに,微小疲労き裂発生および伝ぱ特性についても検討を加え,ヘテロ構造化による疲労き裂発生抵抗に起因してチタン合金の疲労特性が改善することを明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Statistical fatigue properties and small fatigue crack propagation in bimodal harmonic structured Ti-6Al-4V alloy under four-point bending2018

    • 著者名/発表者名
      S. Kikuchi, H. Kubozono, Y. Nukui, A. Ueno, M. O. Kawabata and K. Ameyama
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 711 ページ: 29-36

    • DOI

      10.1016/j.msea.2017.11.010

    • NAID

      120006398791

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fractographic analysis of fatigue crack initiation and propagation in CP titanium with a bimodal harmonic structure2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Nukui, H. Kubozono, S. Kikuchi, Y. Nakai, A. Ueno, M.O. Kawabata and K. Ameyama
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 716 ページ: 228-234

    • DOI

      10.1016/j.msea.2018.01.054

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of near-threshold fatigue crack propagation in harmonic-structured CP Titanium with a bimodal grain size distribution2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kikuchi, T. Mori, H. Kubozono, Y. Nakai, M.O. Kawabata and K. Ameyama,
    • 雑誌名

      Engineering Fracture Mechanics

      巻: 181 ページ: 77-86

    • DOI

      10.1016/j.engfracmech.2017.06.026

    • NAID

      120006398790

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 調和組織を有する工業用純チタンの低温窒化挙動2016

    • 著者名/発表者名
      菊池将一,中村悠太,太田美絵,上野明,飴山惠
    • 雑誌名

      粉体および粉末冶金

      巻: 63 号: 8 ページ: 731-738

    • DOI

      10.2497/jjspm.63.731

    • NAID

      130005253110

    • ISSN
      0532-8799, 1880-9014
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of harmonic structure design with bimodal grain size distribution on near-threshold fatigue crack propagation in Ti-6Al-4V alloy2016

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Kikuchi, Takafumi Imai, Hiroki Kubozono, Yoshikazu Nakai, Mie Ota, Akira Ueno, Kei Ameyama
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 92 ページ: 616-622

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2016.02.038

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of bimodal grain size distribution on fatigue properties of Ti-6Al-4V alloy with harmonic structure under four-point bending2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kikuchi, Y. Hayami, T. Ishiguri, B. Guennec, M. Ota, A. Ueno and K. Ameyama
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 687 ページ: 269-275

    • DOI

      10.1016/j.msea.2017.01.076

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaluation of near-threshold fatigue crack propagation in Ti-6Al-4V alloy with harmonic structure created by mechanical milling and spark plasma sintering2015

    • 著者名/発表者名
      S. Kikuchi, T. Imai, H. Kubozono, Y. Nakai, A. Ueno and K. Ameyama
    • 雑誌名

      Fracture and Structural Integrity

      巻: 34 号: 34 ページ: 261-270

    • DOI

      10.3221/igf-esis.34.30

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaluation of the Fatigue Properties of Ti-6Al-4V Alloy with Harmonic Structure in 4-Points Bending2015

    • 著者名/発表者名
      S. Kikuchi, K. Takemura, Y. Hayami, A. Ueno and K. Ameyama
    • 雑誌名

      材料

      巻: 64 号: 11 ページ: 880-886

    • DOI

      10.2472/jsms.64.880

    • NAID

      130005109750

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low Temperature Nitriding of Commercially Pure Titanium with Harmonic Structure2015

    • 著者名/発表者名
      S. Kikuchi, Y. Nakamura, A. Ueno and K. Ameyama
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 56 号: 11 ページ: 1807-1813

    • DOI

      10.2320/matertrans.Y-M2015822

    • NAID

      130005104240

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Small fatigue crack propagation in bimodal harmonic structured CP titanium and Ti-6Al-4V alloy2018

    • 著者名/発表者名
      S. Kikuchi
    • 学会等名
      4th Symposium on the Ritsumeikan University Research Center for Energy-Innovation Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 加工熱処理された工業用純チタン調和組織材料の4点曲げ疲労特性2018

    • 著者名/発表者名
      大崎航平,温井悠平,菊池将一,中井善一,川畑美絵,飴山恵
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会平成29年度学生員卒業研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 強度と延性を兼ね備えた調和組織材料の疲労破壊メカニズム解明2018

    • 著者名/発表者名
      菊池将一
    • 学会等名
      第8回産学新日鐵住金シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 調和組織を有する工業用純チタンの4 点曲げ疲労特性2017

    • 著者名/発表者名
      温井悠平,久保薗宏樹,菊池将一,中井善一,太田美絵,飴山惠
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会 平成28 年度学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2017-03-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of bimodal grain size distribution on fatigue properties of Ti-6Al-4V alloy with harmonic structure2017

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Kikuchi, Hiroki Kubozono, Yoshikazu Nakai, Takayuki Ishiguri, Mie Ota, Akira Ueno and Kei Ameyama
    • 学会等名
      6th International Symposium on Functionalization and Applications of Soft/Hard Materials
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県・草津市)
    • 年月日
      2017-01-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evaluation of four-point bending fatigue properties and crack propagation of commercially pure titanium with harmonic structure2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Nukui, H. Kubozono, S. Kikuchi, Y. Nakai, M.O. Kawabata, K. Ameyama
    • 学会等名
      14th International Conference on Fracture
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 調和組織を有する工業用純チタンの微小疲労き裂発生および伝ぱ特性2017

    • 著者名/発表者名
      温井悠平,久保薗宏樹,菊池将一,中井善一,太田美絵,上野明,飴山恵
    • 学会等名
      日本材料学会第66期学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Study of the crack initiation mechanism of Ti-6Al-4V designed in harmonic structure2017

    • 著者名/発表者名
      ゲネックベンジャミン,石栗崇之,菊池将一,上野明
    • 学会等名
      日本材料学会第115回フラクトグラフィ部門委員会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高強度・高延性を有する工業用純チタンの疲労き裂発生および進展メカニズム2017

    • 著者名/発表者名
      温井悠平,久保薗宏樹,菊池将一,中井善一,川畑美絵,上野明,飴山恵
    • 学会等名
      日本材料学会第15回機械・構造物の強度設計,安全性評価に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 調和組織を有するTi-6Al-4V合金の4点曲げ疲労特性評価と破壊起点の結晶方位解析2016

    • 著者名/発表者名
      石栗崇之,上野明,ゲネック ベンジャミン,菊池将一
    • 学会等名
      日本材料学会第14回フラクトグラフィシンポジウム
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-10-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 調和組織を有するTi-6Al-4V 合金の微小疲労き裂発生および伝ぱ挙動2016

    • 著者名/発表者名
      久保薗宏樹,菊池将一,中井善一,上野明,飴山惠
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2016 材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Fatigue properties and fatigue crack propagation in Ti-based harmonic structural materials2016

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Kikuchi, Hiroki Kubozono, Tetsuya Mori, Yoshikazu Nakai, Mie Ota, Akira Ueno and Kei Ameyama
    • 学会等名
      1st International Hetero-Structure Materials Workshop
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県・草津市)
    • 年月日
      2016-08-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 調和組織を有する工業用純チタンの下限界近傍における疲労き裂伝ぱ特性2016

    • 著者名/発表者名
      森徹也,久保薗宏樹,今井貴文,菊池将一,中井善一,上野明,飴山惠
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会平成27年度学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      大阪電気通信大学(大阪府寝屋川市)
    • 年月日
      2016-03-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Harmonic Structure on the Four-point Bending Fatigue Properties and Fatigue Crack Propagation of Ti-6Al-4V Alloy2016

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Kikuchi, Takafumi Imai, Hiroki Kubozono, Yoshikazu Nakai, Mie Ota, Akira Ueno and Kei Ameyama
    • 学会等名
      5th International Symposium on Functionalization and Applications of Soft/Hard Materials
    • 発表場所
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス(滋賀県草津市)
    • 年月日
      2016-01-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 調和組織を有するTi-6Al-4V合金の疲労き裂伝ぱ特性に及ぼす応力比の影響2015

    • 著者名/発表者名
      今井貴文,久保薗宏樹,菊池将一,中井善一,上野明,飴山惠
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2015材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      慶應義塾大学矢上キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2015-11-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of Harmonic Structure and Grain Size on Fatigue Crack Propagation of Ti-6Al-4V Alloy2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Kubozono, Takafumi Imai, Shoichi Kikuchi, Yoshikazu Nakai, Akira Ueno and Kei Ameyama
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2015
    • 発表場所
      ロワジールホテル豊橋(愛知県豊橋市)
    • 年月日
      2015-10-05
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 調和組織を有するTi-6Al-4V合金の4点曲げ疲労特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      早水洋介,菊池将一,吉田翔,上野明,飴山惠
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of Near-threshold Fatigue Crack Propagation in Ti-6Al-4V Alloy with Harmonic Structure Created by Mechanical Milling and Spark Plasma Sintering2015

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Kikuchi, Takafumi Imai, Hiroki Kubozono, Yoshikazu Nakai, Akira Ueno and Kei Ameyama
    • 学会等名
      The 5th International Conference on Crack Paths
    • 発表場所
      Ferrara (ITALY)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 粉末冶金を利用した高機能チタンの開発とその疲労特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      菊池将一,今井貴文,久保薗宏樹,中井善一,太田美絵,上野明,飴山惠
    • 学会等名
      日本材料学会第40回生体・医療材料部門委員会
    • 発表場所
      神戸大学六甲台第2キャンパス(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-08-04
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Ti-6Al-4V合金の疲労き裂伝ぱ特性に及ぼす調和組織の影響2015

    • 著者名/発表者名
      久保薗宏樹,今井貴文,菊池将一,中井善一,上野明,飴山惠
    • 学会等名
      日本材料学会第64期学術講演会
    • 発表場所
      山形大学米沢キャンパス(山形県米沢市)
    • 年月日
      2015-05-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://scholar.google.co.jp/citations?user=JDyyTcYAAAAJ&hl=ja

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 神戸大学研究者紹介システム

    • URL

      http://kuid.ofc.kobe-u.ac.jp/InfoSearch/?language=ja

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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