| 研究課題/領域番号 |
20H00296
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
古原 忠 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50221560)
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| 研究分担者 |
榎木 勝徳 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60622595)
大谷 博司 公益財団法人豊田理化学研究所, フェロー事業部門, フェロー (70176923)
秋山 英二 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (70231834)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円)
2022年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
2021年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2020年度: 20,930千円 (直接経費: 16,100千円、間接経費: 4,830千円)
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| キーワード | 鉄鋼材料 / 粒界偏析 / 元素間相互作用 / ナノ解析 / 原子ポテンシャルモデリング / 粒界腐食 / 高強度化 / 粒界構造 / 脆化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
材料は高強度化するほど結晶粒界が材料破壊の起点になるため、材料の高強度化設計を行うためには、粒界破壊を助長する不純物元素の局所的濃化（粒界偏析）の制御が必須である。そこで、本研究では粒界性格を決定した上での元素偏析の定量評価を行い、粒界偏析構造の理論的評価との比較、材料特性との相関を解明することで、鉄鋼の高強度化を阻む粒界脆化を克服するための先進材料設計原理を確立する。
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| 研究成果の概要 |
多結晶構造材料における結晶粒界は原子間結合が切断され，高強度化を追求するほど必ず材料破壊の起点になるため、材料の高強度化設計を行うためには，粒界破壊を助長する不純物元素の局所的濃化（「粒界偏析」）の制御が必須である．そこで、本研究では，元素偏析の定量評価，粒界偏析構造の理論的評価，材料特性との相関解明により，鉄鋼の高強度化を阻む粒界脆化を克服するための先進的材料設計原理を確立することを目的とした。その結果、粒界構造と粒界偏析の関係を明確にして元素間相互作用を解明し、さらに不純物元素偏析が粒界腐食に及ぼす影響を明確にすることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
輸送機器や建築物などに使用される構造用金属材料を高強度化することで、小型化や軽量化、長寿命化により高効率・高安心社会構築に資することができる。多結晶材料である構造用金属材料を高強度化すると粒界からの破壊が生じるため、粒界破壊を抑制する材料設計指針を確立することが重要である。そこで本研究では、鉄鋼の粒界における元素の濃化に注目し、粒界構造と元素濃化量およびそれらが特性に及ぼす影響を明確にし、粒界強化鋼の設計指針を確立した。
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