| 研究課題/領域番号 |
21H01214
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
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 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
多田 直哉 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (70243053)
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| 研究分担者 |
上森 武 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (70335701)
坂本 惇司 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 助教 (50752052)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
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| キーワード | チタン合金 / 不均一変形 / 変形の局所化 / 破壊 / 純チタン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多結晶金属材料は，結晶粒毎に弾性および塑性変形異方性を有しており，一様な力学的負荷を与えても材料内の応力やひずみは均一にならない．この不均一変形の拡大が材料全体の破壊につながるため，その評価は極めて重要である．そこで本研究では，輸送機器や医療の分野で今後の需要拡大が見込まれる多結晶純チタンおよびチタン合金を対象に，高度変化と表面内変位を融合し，延性的破壊とぜい性的破壊のいずれのタイプの破壊にも有効な破壊予測方法を確立することを目指す．
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| 研究成果の概要 |
多結晶純チタンの平板，薄膜，細線試験片とTi-6Al-4V合金の平板試験片を用いて引張試験を実施し，弾性引張状態から生じる微視的不均一変形とその後の塑性引張下における不均一変形と最終破壊について検討した．また，純チタンの引張に関しては，多結晶モデルを用いた有限要素解析を実施した．その結果，試験片の形状や巨視的な応力集中の有無によらず，すべり線の発生は，すべり活動度で予測可能であったが，細線の最終破壊の形態に関しては，結晶粒径に依存することが明らかとなった．ただし，Ti-6Al-4V合金の引張に関しては，微小き裂同士が連結して変形が進むような特異な変形挙動を示したため，さらなる検討が必要である．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，多結晶純チタンおよびTi-6Al-4Vチタン合金の薄膜，細線，平板の試験片を用いて引張試験を実施し，微視的不均一変形を，初期の弾性状態から後続の塑性状態，さらには破壊に至るまで詳細に観察・測定した．Ti-6Al-4Vチタン合金に関しては，課題が残っているが，多結晶純チタンに関しては，試験前に測定する結晶粒の幾何学的情報と巨視的応力分布がわかれば，すべり発生の予測が可能であることがわかった．本予測手法は，医療等で用いられている純チタン部材の設計や破壊防止に有用であると考える．
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