| 研究課題/領域番号 |
22H00264
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
安田 秀幸 京都大学, 工学研究科, 教授 (60239762)
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| 研究分担者 |
勝部 涼司 京都大学, 工学研究科, 助教 (10839947)
鳴海 大翔 京都大学, 工学研究科, 助教 (20827448)
高木 知弘 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 教授 (50294260)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
42,640千円 (直接経費: 32,800千円、間接経費: 9,840千円)
2022年度: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
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| キーワード | 凝固 / 結晶成長 / X線イメージング / トモグラフィー / フェーズフィールド / その場観察 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
放射光の特長である高輝度単色X線を活かし、時間分解その場観察による高温現象である金属材料の凝固の二次元・三次元観察が実現しつつあり、本課題では時間分解トモグラフィーとX線回折測定を組み合わせた手法とフェーズフィールドモデルを用いた再構成手法を開発して定量的な組織観察・計測を実現する。観察データは組織形成を可能なかぎりありのまま記録したデータであり、非構造化データと位置づけられる。この非構造化データを解析に用いて、鉄鋼材料などの凝固・相変態における組織形成ダイナミクスやバルク試料の固液共存体の変形ダイナミクスを明らかにし、凝固プロセスの高度化に寄与する凝固ダイナミクスの学理を構築する。
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| 研究実績の概要 |
金属の凝固過程の二次元・三次元観察を可能にする、時間分解トモグラフィー（4D-CT）とX線回折測定（XRD）を組み合わせた手法、さらにフェーズフィールドモデル（PFM）を用いた画像処理・再構成を加えた時間分解・その場観察手法の実現を目指して研究を実施した。
4D-CT/XRD観察技術の確立：4D-CTとXRDを組み合わせた手法では、試料―検出器の距離を2m程度になるように設置した二次元検出器を用いて、数度の温度変化による格子定数の変化を検出できる感度を実現できることを確認した。また、XRDの時間分解能を向上させるための実験装置の基本的な設計を完了した。
あPFMを用いた高精度再構成法の確立：PFMを用いた逐次型画像処理・再構成では、現状の試行錯誤的な解析の課題を整理し、熱力学的視点からパラメータの設定について検討を行った。また、時間発展型再構成の開発の準備段階として、試行に適した試料、4D-CTの条件などを抽出した。
凝固・変態組織形成のダイナミクス：優先成長方位の違うAl合金、bcc/fccデンドライトが観察できるFe合金（Fe-C, Fe-Ni-Cr）、hcpデンドライトが観察できるMg合金を対象に4D-CT/XRD用試料の試作を行い、SPring-8での観察実験の準備を行った。また、実用材料の組成を基本としたが、観察状況に応じて合金組成を変更できるように試料組成の検討、準備を行った。Fe合金におけるマッシブ的変態はデンドライトアームの溶断やオーステナイト結晶粒の粗大化に寄与していると考えられ、試料組成と4D-CT/XRDを用いた測定条件の組み合わせを検証し、SPring-8での観察実験の準備を行った。バルク試料の固液共存体の変形についても試料サイズ、結晶粒サイズ、観察条件の整理を行い、変形装置の改良、試料準備を行った。
これらの成果は、基盤研究(S)に引き継がれている。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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