| 研究課題/領域番号 |
19K14853
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
|
|---|
| 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 |
吉中 奎貴 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主任研究員 (00825341)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
|
|---|
| キーワード | 金属疲労 / 疲労寿命 / 疲労き裂 / 合金設計 / マルテンサイト変態 / 疲労破面解析 / 疲労 / き裂 / 塑性変形 / 微視組織 / 合金開発 / 鋼 / 転位 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
金属の疲労は微視的にはすべり変形の不可逆成分の蓄積に端を発し、巨視的には疲労き裂の発生と進展により破壊を生じる現象である。すなわち、疲労破壊の本質を明らかにするためには、転位からき裂までを階層的に把握することが求められる。本研究は、高Mn鋼をモデル材とし、各スケールに応じてSEMやTEMを用いた変形及び疲労過程の測定を行うことにより、転位-塑性変形-疲労き裂の関係を明らかにする。
|
| 研究成果の概要 |
高Mn鋼を対象に転位-塑性変形-き裂の関係を調査した。その結果、塑性変形メカニズムとしてγオーステナイトとεマルテンサイトの間の双方向γ→ε→γ変態(B-TRIP)が生じる場合に疲労寿命が最長となることを明らかにした。このことは、変形可逆性により疲労寿命を改善できることを示している。また、実用的なB-TRIP鋼の開発に取り組み、疲労耐久性と溶接適合性を兼備した新鋼材を開発した。さらに、B-TRIPによる疲労耐久性の改善効果を最大化する条件として、α'マルテンサイト変態の抑制が重要であることを示すとともに、本条件を満たす材料として既存のB-TRIP鋼の2倍の疲労寿命を示す新鋼材を開発した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では材料の塑性変形を制御し変形可逆性を高めるという発想に基づき耐疲労鋼材の合金設計指針を確立した。低サイクル疲労の考慮を要する有限寿命設計が適用される場合について、本研究が可能とした疲労寿命の改善は部材・施設の長寿命化に寄与する。また、疲労耐久性に加え、構造体化に重要な溶接適合性を改善した合金を開発したことは、研究成果を社会に還元するための取り組みとして意義深い。本研究成果は構造用金属材料の長寿命化の実現により、公共施設等の老朽化対策においてライフタイムコストの削減に寄与しうるものである。
|
