高エネルギー転位導入によるアルファ鉄系材料の新しい強化原理の開拓

• 研究課題/領域番号: 15K14109
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 金属物性・材料
• 研究機関: 島根大学
• 研究代表者: 荒河 一渡 島根大学, 総合理工学研究科, 准教授 (30294367)
• 連携研究者: 田中 信夫 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (40126876) ; 小松 正雄 広島工業大学, 工学研究科, 教授 (80309616) ; 佐野 智一 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (30314371)
• 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: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 転位 / 材料強化 / 鉄鋼 / 電子顕微鏡

研究成果の概要

従来、アルファ鉄系材料の塑性変形は、バーガースベクトルが1/2<111> の転位によって担われると考えられてきた。一方、「高エネルギー転位」である <100> 転位は、安定には導入できない転位として無視されてきた。しかし、主な転位の種類を<100>転位に変えることによって、鉄を強化できると期待される。
本研究では、<100> 転位を利用した鉄系材料の全く新しい強化原理を開拓することを目的とした。このために、<100> 転位を主な転位源として優先的に導入するための条件を探索した。

研究成果

• [国際共同研究] CCFE(英国)
• [国際共同研究] CCFE(英国)
• [雑誌論文] &lt;110&gt; Dislocation Junction Formation via the Coalescence between Nanoscale 1/2&lt;111&gt; Prismatic Dislocation Loops in Iron (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Arakawa, T. Amino, H. Yasuda and H. Mori
  • 雑誌名: ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 巻: 57 号: 11 ページ: 2065-2069
  • DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2017-173
  • NAID: 130006206551
  • ISSN: 0915-1559, 1347-5460
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast, Vacancy-free Climb of Prismatic Dislocation Loops in Bcc Metals (2016)
  • 著者名/発表者名: T.D. Swinburne, K. Arakawa, H. Mori, H. Yasuda, M. Isshiki, K. Mimura, M. Uchikoshi, and S.L. Dudarev
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1
  • DOI: 10.1038/srep30596
  • NAID: 120006349202
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ab initio Scaling Laws for the Formation Energy of Nanosized Interstitial Defect Clusters in Iron, Tungsten and Vanadium (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Alexander, M.-C. Marinica, L. Proville, F. Willaime, K. Arakawa, M.R. Gilbert, and S.L. Dudarev
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 94 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.024103
  • NAID: 120006349200
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High Temperature Annealing of Ion Irradiated Tungsten (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Ferroni, X. Yi, K. Arakawa, S. Fitzgerald, P.D. Edmondson, and S.G. Roberts
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 90 ページ: 380-393
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2015.01.067
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 鉄におけるナノ転位ループの二次元上昇運動 (climb) 拡散 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第173回春季講演大会
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] TEM による微小格子欠陥研究における高純度金属の重要性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 評価分析解析部会「材料中の微量元素の役割の評価」
  • 招待講演
• [学会発表] 金属における格子欠陥の高温挙動の透過型電子顕微鏡法による研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会 中国四国支部 第129回金属物性研究会「高温材料用金属材料の展望」
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamic Properties of Radiation-Produced Defects in Metals: In-situ Transmission Electron Microscopy Studies (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Arakawa
  • 学会等名: The 18th International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM-18)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] In-situ TEM of Dynamics of Radiation-Produced Defects in Metals (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Arakawa
  • 学会等名: Third International Workshop on Models and Data for Plasma-Material Interaction in Fusion Devices (MoD-PMI 2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 金属における格子欠陥の動的挙動のTEM観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第59回シンポジウム「今こそ形態学－顕微鏡、その始まりから最先端へ－」
  • 発表場所: 帝京平成大学, 東京
  • 年月日: 2016-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] Direct HRTEM Observation of the Clustering Process of Self-Interstitial Atoms in Iron (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Arakawa, Shigeo Arai, Cosmin Marinica, Estelle Meslin, Francois Willaime, Takafumi Amino, Par Olsson, Sergei Dudarev, Yonfeng Zhang, Hidehiro Yasuda, Hirotaro Mori, Yoshifumi Oshima, Yuta Yamamoto, Nobuo Tanaka
  • 学会等名: 8th International Conference on Multiscale Materials Modeling (MMM 2016)
  • 発表場所: Palais des Congres, Dijion, France
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 鉄中への高エネルギー転位導入の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水小百合, 小松正雄, 保田英洋, 荒河一渡
  • 学会等名: 日本金属学会秋期大会
  • 発表場所: 大阪大学, 豊中
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] In-situ TEM Studies of Dynamics of Lattice Defects in Metals (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Arakawa
  • 学会等名: 9th Pacific Rim International Conference of Advanced Materials and Processing (PRICM 9)
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-08-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] TEM of Dynamics of Radiation-Produced Defects in Metals: Comparison with Simulations (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Arakawa
  • 学会等名: The 13th Computer Simulation of Radiation Effects in Solids (COSIRES 13)
  • 発表場所: Loughborough University, Loughborough, Leicestershire, UK
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Studies on Dynamic Behaviors of Lattice Defects using Transmission Electron Microscopy (plenary talk) (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Arakawa
  • 学会等名: 14th International Workshop on Slow Positron beam Techniques & Applications (SLOPOS 14)
  • 発表場所: Matsue, Japan
  • 年月日: 2016-05-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 金属中の照射誘起欠陥の挙動の TEM による抽出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 第28回CCSEワークショップ －原子力材料における計算科学研究と原子スケールモデリングによる新展開－
  • 発表場所: 東京大学柏の葉キャンパス駅前サテライト
  • 年月日: 2016-03-29
  • 招待講演
• [学会発表] 水素関連欠陥の構造と挙動のTEM観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 評価・解析・分析部会「鋼中水素分析」フォーラム
  • 発表場所: 日本鉄鋼協会会館
  • 年月日: 2016-02-03
  • 招待講演
• [学会発表] In-Situ TEM of Dynamics of Lattice Defects (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Arakawa
  • 学会等名: International Symposium on Advanced In Situ Electron Microscopy
  • 発表場所: AIMR, Tohoku University
  • 年月日: 2015-12-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] TEM of Irradiation Damage: Electron Irradiation (&Ion Irradiation) (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Arakawa
  • 学会等名: Workshop on Irradiation Effects in Nuclear Materials
  • 発表場所: Oxford University, UK
  • 年月日: 2015-09-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 鉄中への高エネルギー転位導入の試み（優秀学生賞受賞） (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水小百合、小松正雄、保田英洋、森博太郎、荒河一渡
  • 学会等名: 日本金属学会中国四国支部第55回講演大会
  • 発表場所: 広島工業大学、廿日市
  • 年月日: 2015-08-19
• [学会発表] 電子顕微鏡を用いた転位挙動の直接観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本金属学会・日本鉄鋼協会 中国四国支部 第122回金属物性研究会「金属に含まれる転位組織と運動解析の最前線」
  • 発表場所: 島根大学
  • 年月日: 2015-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] 水素関連欠陥の構造とダイナミクスのTEM観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会「水素脆化の基本要因と特性評価」研究会
  • 発表場所: 上智大学
  • 年月日: 2015-05-25
  • 招待講演
• [学会発表] TEM Studies on Dynamics of Small Defects in Metals: Comparison with Simulations (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Arakawa
  • 学会等名: MRS Spring Meeting 2015
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2015-04-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 荒河一渡 研究室
  • URL: http://tem-defect.jp/index.html
• [産業財産権] アルファ鉄系材料、及び、アルファ鉄系材料の製造方法、並びに、アルファ鉄系材料の高強度化方法 (2016)
  • 発明者名: 荒河一渡
  • 権利者名: 荒河一渡
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-022693
  • 出願年月日: 2016-02-09