| 研究課題/領域番号 |
20K04176
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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 | 三重大学 |
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研究代表者 |
吉川 高正 三重大学, 工学研究科, 准教授 (10505902)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | バルク金属ガラス / 降伏関数 / 環境温度 / 応力速度 / 最大せん断応力 / ガラス転移温度 / 破損 / 降伏応力 / 温度依存性 / ひずみ速度依存性 / ガラス転移点 / せん断帯 / 複合負荷試験 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
将来的に科学技術の発展と産業への応用が期待されるバルク金属ガラスについて，材料力学的観点から，環境温度や変形速度を含めた降伏現象を実験的に明らかにし，強度設計のための指針となる降伏関数を提示することが本研究の目的である．ジルコニウム基バルク金属ガラスに対し，軸方向負荷とねじりを組み合わせた複合負荷条件下において，常温からガラス転移温度付近の温度条件に対する降伏応力を実験的に調査し，降伏関数に対する環境温度の影響を明らかにする．また，顕著なひずみ速度依存性を発揮する高温状態での変形速度（ひずみ速度）による降伏関数への影響を明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
ジルコニウム基バルク金属ガラスの強度特性に関する，温度と応力速度の効果を明らかにし，機械構造用部品の開発のための設計指針を提示することを目指した．様々な温度条件下で，負荷速度に対して，降伏時の応力状態を最大せん断応力でまとめることで，温度パラメータ下での変形速度-降伏時の最大せん断応力関係で表現できることを示してきた．研究の過程で，予負荷を加えたのちに加熱された本材料が，常温強度やガラス転移温度を下回るにもかかわらず，温度上昇中に破壊や降伏を示す現象を見出した．結果をJSMSや複数の学会で発表するとともに，指導学生が複数の学会賞を受賞し，金属ガラスの応用への一助を示すことができた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
バルク金属ガラスの強度特性に関する温度と応力速度の効果は，高強度や優れたばね特性を活かした新しい機械構造用部品の開発のための設計指針となる．特に，本課題で実施した複合負荷条件下における負荷速度の実験的制御方法と，最大せん断応力による表現は，ひずみ速度依存性のある材料の強度特性を一意的に相関づけられる．本研究の過程で見出された予負荷下での加熱による破損現象は，金属ガラス製の耐荷重構造物が温度変動下で強度変化することを示しており，本材料の応用において重要な知見となる．加えて，熱のアシストが加工負荷を下げる可能性が示唆されるため，金属ガラスの加工方法の拡張に役立つと考えられる．
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