| 研究課題/領域番号 |
19K04079
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
田中 達也 同志社大学, 理工学部, 教授 (70434678)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 超微細結晶材料 / 加工性 / 強ひずみ加工 / 超微細結晶粒材料 / 延性 / 圧縮試験 / 超微細結晶 / 半凝固プロセス / アルミニウム合金 / マグネシウム合金 / 超微細結晶粒 / 強ひずみ加工法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属材料の強度と延性はトレードオフの関係にあり、超微細結晶材も例外ではなく、高強度であるが延性が不十分である。延性が低い主要因はUFG材の塑性変形機構である粒界誘起塑性に起因して加工硬化能が低く、早期に塑性不安定現象が生じるためである。本研究では高い成形性の発現機構を究明するとともに、最適なミクロ組織および加工条件を明らかにする。圧延や押出加工など多くの二次加工は延性よりも展性由来の成形性が重要であり、この性質をうまく引き出すことが可能になれば、二次加工性が不十分と考えられていた超微細結晶材料の用途の拡大が期待できる。
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| 研究成果の概要 |
粒界誘起塑性が支配的な超微細結晶材料やナノ結晶材料は，変形に伴う組織変化と加工硬化能が小さく本質的に圧縮加工性に対する高いポテンシャルを有すると考えられる．本研究では強ひずみ加工法として知られているECAP法を採用して，超微細結晶材に対して圧縮応力のもとで表面積が増大できる変形能に着目し，結晶粒微細化の影響を明らかにする．当初計画では硬質相と軟質相の二相から構成される半凝固Al-Si合金をターゲット材料としていたが，共晶Si相の微細分散化が十分できなかったために，純銅に切り替えた．単相金属である純銅に対しても可能性が確認できた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
構造材料の高強度化は構造物の軽量化を可能とするため，省資源かつ省エネルギーに対して重要な課題である．強ひずみ加工法は大型の構造用金属材料に対して結晶粒径をサブミクロンまで微細化することが可能であり，かつ合金元素を必要としないために将来的には重要な強化手法となりえる．一方で、本手法においても強度化に伴い破断伸びの低下し，二次加工性の低下も課題であった．しかし、超微細材料がもつ局部延性はくびれが発生しにくい，圧縮応力状態では従来材にそん色ない加工性を示しことが実証された．加工性方法をうまく選択すれば高い二次加工性を得られることが示されて，構造用材料への適用できる可能性が他かくなった．
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