| 研究課題/領域番号 |
22K04676
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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26010:金属材料物性関連
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| 研究機関 | 大同大学 |
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研究代表者 |
高田 健 大同大学, 工学部, 教授 (60373586)
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| 研究分担者 |
小川 登志男 愛知工業大学, 工学部, 准教授 (10708910)
池田 賢一 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20335996)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 転位 / 電気抵抗率 / 動的挙動 / 金属組織 / 引張変形 / 電気抵抗率変化 / 転位セル / ボイド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
変形中の金属材料には「転位セル」と「ボイド」と呼ばれる金属結晶の欠陥が生じる。これらは変形にしたがい増加し、材料の強度や伸びに影響を及ぼす。したがって、これら形成量の変化を把握できれば、強度・延性発現の詳細機構が解明でき、さらには高強度・高延性材料の開発に必要な手段を得ることができる。しかし、これまでこれら形成量の変化は明確に捉えられてはいない。本研究では、引張変形中の電気抵抗率変化が「転位セル」と「ボイド」の形成量を表すことを活用した、これまでに無い新たな測定手段を構築する。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は金属中の微細組織(転位セルとボイド)の形成から発達までの動的挙動を把握する手法を構築することである。手段として電気抵抗率と引張特性の同時計測手法を用いる。まず、引張変形中の電気抵抗率の振動挙動を解析して定量値を得る。次に、金属内部での引張変形中の微細組織変化を観察し、機械学習により微細組織画像解析により微細組織の定量値化を行う。これら両定量値の対応関係を構築することで、変形中の電気抵抗率変化から変形中の微細組織の形成と発達を予測する手法を構築する。
本年度、転位組織の定量化により、引張変形起因の電気抵抗率振動数の発生原因の究明を試みた。転位セルもしくは転位で囲まれる領域を面積として評価し、その定量化を実施した。その結果、以下を得た。(1)粗大な領域数と微細な領域数はひずみに従い変動しする。 (2)それら領域数の増減挙動は粗大領域と微細領域とでは逆、すなわち一方が増加するとき他方は減少する傾向を示す。これら領域数の定量判定を行ない解析を進めた。その結果、ひずみに従い導入された転位が既存の転位セルを分割すること、および転位が転位セル壁への吸収されることが明確になった。さらに、ひずみに従いこれら挙動が繰り返されていることが判明した。
これら転位組織に関する研究にて、平成５年度は国内発表２件、国際学会発表１件の発表を実施した。ボイド形成の調査では試料を純鉄に代わり、入手と取り扱いが容易なフェライト系ステンレス鋼で実施する方向に変更した。フェライト系ステンレス鋼の電気抵抗率と引張特性の同時計測手法は既に実施し、破断前に特徴的な電気抵抗率の急増が測定された。この急増はボイド発生によるものと考えられ、組織観察と組織の定量化を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
アルミニウムを用いた転位挙動の定量値化はほぼ終了し、アルミニウムの国際学会にて発表を行うにまで至った。ボイド発生調査については、試料素材を純鉄からフェライト系ステンレス鋼への変更検討に多少の時間を要したが、電気抵抗率測定は成功したため、予定通り、組織観察とその定量化に注力できるようになった。したがって、本研究の目的である、電気抵抗率の定量値と組織の定量値との関係構築が年度内に完了する見込みが得られた。以上が本研究はおおむね順調に進展していると判断できた理由である。
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| 今後の研究の推進方策 |
アルミニウムを用いた転位挙動の調査については、電気抵抗率の定量値と転位挙動の定量値との対応関係を構築する。その上で、(1)国際学会にて組織の定量値化を発表し海外研究者と議論を行い、(2)その議論を踏まえて論文化を進める。
ボイド挙動の調査では、フェライト系ステンレス鋼に素材を変更したが、電気抵抗率の定量値化の測定は完了している。したがって、現在、組織観察とその定量化を進めている。定量値結果は平成６年度内の国内の学会に成果を発表することを予定している。
以上の結果に基づき、年度内に本研究の報告書を作成する予定である。
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