| 研究課題/領域番号 |
21H01649
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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26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
廣澤 渉一 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (20345359)
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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 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
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| キーワード | TEM内その場引張試験 / 分子動力学法 / 刃状転位 / 析出強化 / せん断変形 / 転位の張出し / GPゾーン / 強化機構 / アルミニウム合金 / ナノ析出物 / TEMその場観察 / 転位動力学 / 転位のすべり系 / 固溶強化 / シミュレーション / 転位の種類 / せん断変形シミュレーション / 転位のすべり運動 / 転位の張り出し / Labuschの式 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年の解析技術の発達によって、アルミニウム合金の高強度化を図る際に重要となるナノ析出組織を実験的に検出できるようになってきた。しかしながら、ナノクラスタや溶質原子の濃度ゆらぎが強度に及ぼす影響についてはいまだに未解決のままである。本研究では、TEM内その場引張試験と分子動力学法に基づいた転位動力学モデルによって、アルミニウム合金中で形成するナノ析出組織と可動転位間の相互作用を実験的・計算科学的に評価する。合金強化の起源を原子レベルで明らかにできれば、高強度化と省資源化の両方が望まれる材料開発において、少量添加で大きな硬化が見込まれる元素の選択や新たな合金の創製が可能となるものと期待される。
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| 研究成果の概要 |
アルミニウム合金の強度を担う析出物と変形時に導入される転位との相互作用を、透過型電子顕微鏡内その場引張試験で実験的に観察し、分子動力学シミュレーションで得られた転位のすべり挙動と比較した。その結果、変形初期にせん断されて小片となった析出物が、後続転位によって回転することで転位のすべり運動の大きな抵抗となることや、板状(111)GPゾーンが他のバリアントのGPゾーンよりも大きな強化量を示すことなどが、本研究によって初めて明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的意義としては、従来は溶質原子が集合しているだけとも認識されていたナノ析出強化の概念が変わり、溶質原子の不均一性を積極的に利用する新たな学術領域を創造できたことが挙げられる。また社会的意義としては、構造用金属材料において特に重要な力学特性に及ぼすナノ析出組織の有用性を明確にでき、高強度化と省資源化の両立が望まれる材料開発において、少量添加で大きな硬化が見込まれる合金の開発につながる成果が得られた点が挙げられる。
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