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延性向上を目指した析出制御メタラジー:コア-シェル構造粒子分散強化鋼の創製と評価

研究課題

研究課題/領域番号 17H01333
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・組織制御工学
研究機関九州大学

研究代表者

土山 聡宏  九州大学, 工学研究院, 教授 (40315106)

研究分担者 諸岡 聡  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究副主幹 (10534422)
大橋 鉄也  北見工業大学, 工学部, 特任教授 (80312445)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
37,180千円 (直接経費: 28,600千円、間接経費: 8,580千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2017年度: 25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
キーワード鉄鋼材料 / 機械的性質 / 組織制御 / 析出物 / 相変態 / 加工硬化 / 延性破壊 / 軟質Cu粒子 / 塑性変形 / マイクロボイド / 応力集中 / 中Mn鋼 / 粒子分散強化 / 電子顕微鏡 / 中性子回折 / 結晶塑性FEM / コアーシェル構造 / 析出強化 / 延性 / ボイド / 残留オーステナイト / 軟質粒子 / 炭化物 / 中マンガン鋼 / マルテンサイト / 材料加工・処理
研究成果の概要

加工性に優れた高強度鉄鋼材料の創製を目指した新たな指針として、コア-シェル構造を有する析出粒子を分散させるを組織制御法を提案した。つまり、粒子の中央部に硬質相を配置して強度を担い、周囲の軟質相により破壊を抑制しようとする発想である。実際に3タイプのコア-シェル構造粒子分散強化鋼を作製し、その機械的性質の特徴を評価した。中でも、内部にマルテンサイト、周囲にオーステナイトを配置したMn含有鋼については、優れた強度-延性バランスが得られることが確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

自動車の軽量化による燃費低減と、衝突時の安全性を確保するには、使用される鉄鋼材料の高強度化が不可欠となる。しかしながら、高強度化のみでは複雑な形状の部材を作製することはできず、鉄鋼材料には高強度のみならず優れた加工性という相反する特性が付与されなければならない。本研究では、コア-シェル構造粒子という特殊な金属組織を組み込むことでトレード-オフの関係にある両特性を同時に向上させようとする独自の試みを行ったものである。

報告書

(4件)
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Formation of core-shell type structure in duplex martensitic steel2021

    • 著者名/発表者名
      K.Kaneko, T.Maeda, K.Ichino, Y.Kawahara, T.Masumura, T.Tsuchiyama, H.Shirahata and R.Uemori
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 193 ページ: 112-116

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2020.10.044

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of Core-shell Type Second Phase Formed via Interrupted Quenching and Intercritical Annealing in a Medium Manganese Steel2020

    • 著者名/発表者名
      T.Tsuchiyama, T.Sakamoto, S.Tanaka and T.Masumura
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 60 号: 12 ページ: 2954-2962

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2020-164

    • NAID

      130007956929

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • 年月日
      2020-12-15
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct-fitting/modified Williamson-Hall (DF/mWH)法を用いた低炭素焼戻しマルテンサイト鋼の転位密度解析2020

    • 著者名/発表者名
      増村拓朗, 浦中祥平, 松田恭輔, 高木節雄, 土山聡宏
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 106 号: 11 ページ: 826-834

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.tetsu-2020-049

    • NAID

      130007932325

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of dislocation distribution on the yield stress in ferritic steel under identical dislocation density conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Y.Tanaka, T.Masumura, T.Tsuchiyama and S.Takaki
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 177 ページ: 176-180

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2019.10.018

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 冷間加工した鉄に関してdirect-fitting法ならびにmodified Williamson-Hall法で得られるパラメーターの相関性2019

    • 著者名/発表者名
      高木節雄, 増村拓朗, 土山聡宏
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 105 号: 6 ページ: 648-654

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.TETSU-2018-167

    • NAID

      130007655956

    • ISSN
      0021-1575, 1883-2954
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 中Mn鋼におけるマルテンサイト組織の特徴2019

    • 著者名/発表者名
      浦中祥平、 田中将太郎、 増村拓朗、 土山聡宏、 植森龍治、 白幡浩幸
    • 雑誌名

      熱処理

      巻: 59 ページ: 271-272

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 第二相粒子が不均一に分散する合金の力学負荷応答に関するモデリングと結晶塑性解析2019

    • 著者名/発表者名
      奥山彫夢,田中將己,大橋鉄也,森川龍哉
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 105 号: 2 ページ: 163-172

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.TETSU-2018-098

    • NAID

      130007585436

    • ISSN
      0021-1575, 1883-2954
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] フェライト/セメンタイト積層体の延性に関する結晶塑性解析:界面の転位吸収能力の影響2019

    • 著者名/発表者名
      安田洋平,下川智嗣,大橋鉄也,新山友暁
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 105 号: 2 ページ: 146-154

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.TETSU-2018-082

    • NAID

      130007585407

    • ISSN
      0021-1575, 1883-2954
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 硬質VC粒子および軟質Cu粒子を分散させたフェライト鋼における局部変形能と延性破壊挙動の相違2019

    • 著者名/発表者名
      土山聡宏、 古賀茉冬、 下地いずみ、 平林秀、 増村拓朗
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 105 号: 2 ページ: 182-189

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.TETSU-2018-088

    • NAID

      130007585443

    • ISSN
      0021-1575, 1883-2954
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation and accumulation of atomic vacancies due to dislocation movement and pair annihilation2018

    • 著者名/発表者名
      Ohashi Tetsuya
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine

      巻: 98 号: 25 ページ: 2275-2295

    • DOI

      10.1080/14786435.2018.1478142

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 粒子分散強化型合金の微視組織に生ずる2次すべりと巨視的加工硬化特性に関するモデリングと結晶塑性解析2018

    • 著者名/発表者名
      奥山彫夢,大橋鉄也,田中將己
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 104 ページ: 166-176

    • NAID

      130006405083

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy-resolved small-angle neutron scattering from steel2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Oba, S. Morooka, K. Ohishi, J. Suzuki, S. Takata, N. Sato, R. Inoue, T. Tsuchiyama, E. Gilbert, and M. Sugiyama
    • 雑誌名

      Journal of Applied Crystallography

      巻: 50 号: 2 ページ: 334-339

    • DOI

      10.1107/s1600576717000279

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 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] Characterization of microstructure using Bragg edge and energy-resolved small-angle neutron scattering2017

    • 著者名/発表者名
      Y.Oba, S.Morooka, K.Ohishi, J.Suzuki, T.Tsuchiyama, E.P.Gilbert
    • 雑誌名

      proc. of ISSS 2017

      巻: 1 ページ: 151-154

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Microstructure control by interrupted quenching and intercritical annealing in a medium manganese steel2019

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tsuchiyama, Shohei Tanaka, Takuro Masumura, Setsuo Takaki
    • 学会等名
      高Mn鋼国際会議”HMnS 2019”
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 炭素鋼マルテンサイトの鋼のラインプロファイル解析による転位密度測定2019

    • 著者名/発表者名
      伊南佳祐、増村拓朗、土山聡宏、北原周、難波茂信
    • 学会等名
      日本熱処理技術協会第86回春季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 硬質粒子と軟質粒子を複合分散させたフェライト鋼の粒子の分散状態に及ぼす冷却速度の影響2019

    • 著者名/発表者名
      水口豪也, 土山聡宏, 増村拓朗, 村山光弘
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第178回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 薄鋼板の更なる高強度化を目指した組織制御技術2019

    • 著者名/発表者名
      土山聡宏
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第178回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 部分焼入-二相域焼鈍処理した中Mn複合組織鋼の機械的性質2019

    • 著者名/発表者名
      田中祥平, 増村拓朗, 土山聡宏
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第178回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 部分焼入-二相域焼鈍による中Mn鋼の高強度化2019

    • 著者名/発表者名
      田中祥平 坂本孝之 土山聡宏 高木節雄
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第177回春季講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Microstructure control of medium Mn multi-phase steel by interrupted quenching and intercritical annealing2018

    • 著者名/発表者名
      田中祥平 坂本孝之 土山聡宏 高木節雄
    • 学会等名
      平成30年度合同学術講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 硬質粒子と軟質粒子の複合析出鋼における機械的性質2018

    • 著者名/発表者名
      水口豪也 増村拓朗 土山聡宏 高木節雄
    • 学会等名
      平成30年度合同学術講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ナノスケールDICによる粒子分散鋼の不均一変形挙動の評価2018

    • 著者名/発表者名
      古賀茉冬 増村拓朗 土山聡宏 高木節雄
    • 学会等名
      平成30年度合同学術講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] デジタル画像相関法による粒子分散鋼の不均一変形挙動の評価2018

    • 著者名/発表者名
      古賀茉冬 増村拓朗 土山聡宏 高木節雄
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第176回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical property of a core-shell structured medium manganese steel fabricated by interrupted quenching and intercritical annealing2018

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Tsuchiyama, Takayuki Sakamoto, Takuro Masumura, Setsuo Takaki
    • 学会等名
      THERMEC'2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effect of annealling time on mechanical property of Medium-Mn steel treated with interrupted-quenched and intecritical annealing2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Tanaka, Takayuki Sakamoto, Toshihiro Tsuchiyama, Setsuo Takaki
    • 学会等名
      ICAS2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical property of Medium-Mn steel treated with interrupted quenching and intercritical annealing for short time2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Tanaka, Takayuki Sakamoto, Toshihiro Tsuchiyama, Setsuo Takaki
    • 学会等名
      CAMS2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 塑性すべりに伴う原子空孔密度発展の結晶塑性解析2018

    • 著者名/発表者名
      大橋鉄也
    • 学会等名
      鉄鋼協会 2018年度「水素脆化の基本要因と実用課題」フォーラム第1回会合
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dislocation density-based crystal plasticity analysis for the evolution of atomic vacancies during plastic slip deformation2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Ohashi
    • 学会等名
      The 9th international conference on Multiscale Materials Modeling
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分散強化合金中の2次すべり系の活動と巨視的な力学特性の結晶塑性解析2018

    • 著者名/発表者名
      奥山彫夢,田中將己,大橋鉄也
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部第71期講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 中Mn鋼の部分焼入-二相域焼鈍における熱処理条件の検討2017

    • 著者名/発表者名
      坂本孝之 土山聡宏 高木節雄
    • 学会等名
      第84回熱処理技術協会秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of microstructure using Bragg edge and energy-resolved small-angle neutron scattering2017

    • 著者名/発表者名
      Y.Oba, S.Morooka, K.Ohishi, J.Suzuki, T.Tsuchiyama, E.P.Gilbert
    • 学会等名
      International Symposium on Steel Science (ISSS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 軟質な第二相粒子が分散する合金の転位蓄積と加工硬化の結晶塑性解析2017

    • 著者名/発表者名
      奥山彫夢,大橋鉄也,田中將己,森川龍哉
    • 学会等名
      平成29年度日本鉄鋼協会九州支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 分散強化合金中の硬質粒子近傍に生ずる変形と巨視的な力学特性の結晶塑性解析2017

    • 著者名/発表者名
      奥山彫夢,大橋鉄也,田中將己
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2017材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] Dislocation Density-Based Modeling of Crystal Plasticity Finite Element Analysis, in Handbook of Mechanics of Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Ohashi
    • 総ページ数
      26
    • 出版者
      Springer Nature Singapore Pte Ltd.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-12-25  

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