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変形双晶界面塑性に基づくマグネシウム合金の力学特性高度化

研究課題

研究課題/領域番号 16K06783
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 構造・機能材料
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

染川 英俊  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, グループリーダー (50391222)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018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)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード材料工学 / マグネシウム / 偏析 / 変形双晶 / 溶質元素 / インデンテーション / 内部摩擦 / 力学特性 / 結晶粒界 / 双晶 / 粒界
研究成果の概要

添加元素が変形双晶界面に偏析した多様な二元系マグネシウム合金を用い、変形双晶活用による特性改質や新規特性発現の可能性について調査、検討を行った。靱性特性やき裂伝播経路は、双晶界面に偏析する溶質元素によって変化し、母相元素と強固に結合する元素添加は、靱性改善に有効であることを解明した。また、内部摩擦特性は、変形双晶の存在や界面偏析に影響を受け、界面偏析エネルギ―が小さな元素を双晶界面に偏析させることは、界面構造変化に関連した内部摩擦能劣化の抑制に効果的であることを明確にした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

変形双晶の形成は、マグネシウムの塑性変形を補完する重要な機構であるが、母相と変形双晶界面近傍は、き裂進展経路となることが多く、高靱性化の阻害要因として認知されている。しかし、変形双晶界面に偏析する溶質元素と母相元素との結合状態を制御することは、き裂進展に対する抵抗力の向上をはじめ、特性付与に繋がることを究明した。特に、界面偏析エネルギーを特性改質の識別因子として扱えることは、新規合金開発や更なる双晶界面活用法探索の点から極めて有用である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 4件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology/Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] マグネシウムの靱性・延性に及ぼす添加元素の影響2019

    • 著者名/発表者名
      染川英俊
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 83 号: 3 ページ: 65-75

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2018067

    • NAID

      130007604054

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 年月日
      2019-03-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Change in dominant deformation mechanism of Mg alloy via grain boundary control2019

    • 著者名/発表者名
      H. Somekawa, D. A. Basha and A. Singh
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: A746 ページ: 162-166

    • DOI

      10.1016/j.msea.2019.01.018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Room temperature grain boundary sliding behavior of fine-grained Mg-Mn alloys2018

    • 著者名/発表者名
      H. Somekawa, D. A. Basha and A. Singh
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 730 ページ: 355-362

    • DOI

      10.1016/j.msea.2018.06.015

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superior room temperature ductility of magnesium dilute binary alloy via grain boundary sliding2018

    • 著者名/発表者名
      H. Somekawa and A. Singh
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 150 ページ: 26-30

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2018.02.034

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interfacial segregation and fracture in Mg-based binary alloys; Experimental and first-principles perspective2018

    • 著者名/発表者名
      T. Tsuru, H. Somekwa and D. C. Chrzan
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 151 ページ: 78-86

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2018.03.061

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of crystal orientation on incipient plasticity during nanoindentation of magnesium2017

    • 著者名/発表者名
      H. Somekawa, T. Tsuru, A. Singh, S. Miura and C. A. Schuh
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 139 ページ: 21-29

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2017.07.052

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crack propagation along grain boundaries and twins in Mg and Mg-0.3at.%Y alloy during in-situ straining in transmission electron microscope2017

    • 著者名/発表者名
      D. A. Basha, H. Somekawa and A. Singh
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 142 ページ: 50-54

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2017.08.023

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of alloying elements on grain boundary sliding in magnesium binary alloys: Experimental and numerical studies2017

    • 著者名/発表者名
      H. Somekawa and T. Tsuru
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering: A

      巻: 708 ページ: 267-273

    • DOI

      10.1016/j.msea.2017.09.095

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 破壊に対して優れたエネルギー吸収能を持つマグネシウム合金の開発2017

    • 著者名/発表者名
      染川英俊
    • 雑誌名

      機能材料

      巻: 37 ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] マグネシウム合金の衝撃吸収性向上と自動車構造材への応用の可能性2017

    • 著者名/発表者名
      染川英俊
    • 雑誌名

      Materials Stage

      巻: 17 ページ: 43-49

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of twin boundary segregation on damping properties in magnesium alloy2017

    • 著者名/発表者名
      H. Somekawa, H. Watanabe, D. A. Basha, A. Singh and T. Inoue
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 129 ページ: 35-38

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2016.10.019

    • 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 twin boundary on crack propagation behavior in magnesium binary alloys; Experimental and calculation studies2017

    • 著者名/発表者名
      H. Somekawa and T. Tsuru
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 130 ページ: 114-118

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2016.10.022

    • 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
  • [学会発表] 粒界構造制御によるマグネシウム合金の特性改質2018

    • 著者名/発表者名
      染川英俊, 戸高義一, 安藤大輔, 湯浅元仁
    • 学会等名
      日本金属学会2018年秋期大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 衝撃吸収能に優れた軽金属材料2018

    • 著者名/発表者名
      染川英俊
    • 学会等名
      日本機械学会:スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高性能軽金属材料の創製に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      染川英俊
    • 学会等名
      日本金属学会2018年春期大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヘテロ構造による高性能マグネシウム合金の創製2018

    • 著者名/発表者名
      染川英俊
    • 学会等名
      軽量化革新フォーラム2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高性能軽金属材料の創製に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      染川英俊
    • 学会等名
      日本金属学会春期大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛇腹変形可能なマグネシウム合金2017

    • 著者名/発表者名
      染川英俊, Alok Singh, 井上忠信
    • 学会等名
      日本金属学会秋期大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 室温蛇腹変形可能なマグネシウム合金の開発2017

    • 著者名/発表者名
      染川英俊
    • 学会等名
      技術講演会「マグネシウム合金・材料開発の最新動向」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] インデンテーション挙動に及ぼす変形双晶の影響2016

    • 著者名/発表者名
      染川英俊, C. A. Schuh
    • 学会等名
      2016年日本機械学会年次大会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] NIMS Researchers Database SAMURAI

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/somekawa_hidetoshi

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] SAMURAI: NIMS Researchers Directory Service

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/somekawa_hidetoshi

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] NIMSデータベース

    • URL

      http://samurai.nims.go.jp/SOMEKAWA_Hidetoshi-j.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-02-21  

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