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非平衡PMプロセス材の疑似的超塑性挙動の解明と難加工材料の精密成形への展開

研究課題

研究課題/領域番号 16360350
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 構造・機能材料
研究機関立命館大学

研究代表者

飴山 惠  立命館大学, 理工学部, 教授 (10184243)

研究分担者 坂根 政男  立命館大学, 理工学部, 教授 (20111130)
宮野 公樹  京都大学, 工学研究科, 講師 (40363353)
日下 貴之  立命館大学, 理工学部, 教授 (10309099)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
12,300千円 (直接経費: 12,300千円)
2006年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2005年度: 5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
2004年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
キーワードナノ結晶 / メカニカルミリング / 加工熱処理 / 高温変形 / 超塑性変形 / タングステン / Ti-Si / レニウム / 非平衡組織 / Ti-Si系 / 擬似的超塑性変形 / LIGAプロセス / アモルファス相 / ナノ結晶粒組織制御 / 非平衡粉末 / 焼結性 / アモルファス / 成形 / ヘプタン添加 / メカニカルアロイング
研究概要

非平衡状態から平衡状態へ遷移する過程を利用して大変形を得る擬似的超塑性変形に関して,難加工性材料であるTi/Si系合金,W合金を用いて系統的に研究を行った.その結果,超塑性挙動に似た大変形が発現することが明らかとなった.さらに微視的構造解析,高温変形挙動を明らかにして,より低温度・低応力・高ひずみ速度変形を可能とする条件を与えるような組織制御研究が必要であることが確認された.これらの基礎的知見をもとに,立命館大学の放射光研究設備を活用し,LIGAプロセスと利用した精密成型に展開した.
Ti-20mass%SiCの非平衡組織粉末をアモルファス相の結晶化以下の温度で成形後,種々の温度で圧縮変形すると,高温(1073K)よりも低温(973K)で低応力変形する挙動が確認された.この現象は,SPS材がより微細な結晶粒径を有することに原因があると考えられる.また,圧縮試験材料には変形中,変形後(約30%)のいずれにおいても転位の堆積やクラックの発生等は生じず,あたかも超塑性変形した材料のようなひずみのない等軸・微細な結晶粒組織を呈すること,ひずみ速度感受性指数m値が容易に0.3を超える条件が存在すること,このような現象は粉末のみの緻密化に起因するものではないこと,が確認されており,この現象を「擬似的超塑性変形」と名付けた.これを展開して,UGAプロセスと組み合わせたマイクロパーツの作製が可能であることを示した.
また,高融点で難加工性材料であるタングステンについてもミリングによるナノ結晶化について検討し,タングステンのナノ結晶組織制御を行うことにより,1473K(タングステンの融点のほぼ4割)においてひずみ速度感受性指数m値が0.4を示し,等軸粒組織が維持された超塑性変形が発現することを明らかにした.
これらの難加工性材料の低温度,低応力での塑性変形挙動は,省エネルギー,低環境負荷を目指した材料開発,加工方法として展開が期待される.

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (11件)

  • [雑誌論文] Thermal Stability of Nano Grain Structure Tungsten Prepared by SPD-PM Process2007

    • 著者名/発表者名
      E.Oda, A.Kuroda, T.Ohtaki, H.Fujiwara, K.Ameyama, K.Yoshida
    • 雑誌名

      Advanced Materials Research 15-17

      ページ: 564-569

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fabrication of Nano Grain Tungsten Compact by Mechanical Milling Process and its High Temperature Properties2006

    • 著者名/発表者名
      Eiji Oda, Kei Ameyama, Satoru Yamaguchi
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 503-504

      ページ: 227-232

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Microstructure and Mechanical Property of Nano-Duplex Materials Produced by HRS Process2006

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujiwara, Ryota Akada, Yuki Yoshita, Kei Ameyama
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 503-504

      ページ: 573-578

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The effect of in-situ Formation of Al203 or Fe3AlC on the Structural and Mechanical Properties of FeAl Intermetallic Alloys2006

    • 著者名/発表者名
      K.Isonishi, M.Hashii, K.Ameyama
    • 雑誌名

      JSME International Journal, Series A 49

      ページ: 229-236

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The effect of in-situ Formation of Al2O3 or Fe3AlC on the Structural and Mechanical Properties of FeAl Intermetal1ic Alloys2006

    • 著者名/発表者名
      K.Isonishi, M.Hashii, K.Ameyama
    • 雑誌名

      JSME International Journal, Series A 49

      ページ: 229-236

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The effect of in-situ Formation of Al2O3 or Fe3AlC on the Structural and Mechanical Properties of FeAl Intermetallic Alloys2006

    • 著者名/発表者名
      K.Isonishi, M.Hashii, K.Ameyama
    • 雑誌名

      JSME International Journal, Series A 49(In print.)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Micro-Structures of TiC/Ti5Si3 Composite Produced by Powder Metallurgy and LIGA Process2005

    • 著者名/発表者名
      N.MIYANO, H.IWASA, M.MATSUMOTO, K.AMEYAMA, S.SUGIYAMA
    • 雑誌名

      Journal of Microsystems Technologies 11

      ページ: 374-378

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] ナノ結晶タングステン粉末の微細組織と焼結特性2005

    • 著者名/発表者名
      小田英治, 藤原弘, 飴山恵, 山口悟
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 69

      ページ: 101-106

    • NAID

      10016869457

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microstructure and Sinterability of Nano-Crystal Tungsten Powders2005

    • 著者名/発表者名
      Eiji Oda, Hiroshi Fujiwara, Kei Ameyama, Satoru Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of JIM 69

      ページ: 101-106

    • NAID

      10016869457

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Micro-Structures of TiC/Ti5Si3 Composite Produced by Powder Metallurgy and LIGA Process2005

    • 著者名/発表者名
      N.MIYANO, H.IWASA, M.MATSUMOTO, K.AMEYAMA.S.SUGIYAMA
    • 雑誌名

      Journal of Microsystems Technologies 11

      ページ: 374-378

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] ナノ結晶タングステン粉末の微細組織と焼結特性2005

    • 著者名/発表者名
      小田英治, 藤源弘, 飴山惠, 山口悟
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 69

      ページ: 101-106

    • NAID

      10016869457

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2021-09-03  

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