透過電子顕微鏡その場インデンテーションによる粒界強化機構の解析

• 研究課題/領域番号: 23560852
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 大村 孝仁 独立行政法人物質・材料研究機構, 構造材料ユニット, グループリーダー (40343884)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ナノインデンテーション / 転位 / 粒界 / TEM / 力学特性 / 結晶粒微細化強化 / ＴＥＭ

研究概要

Fe-Si双結晶に対して透過電子顕微鏡その場圧縮変形を行った結果、粒内をすべり運動する転位が、粒界で堆積することなく隣接粒に伝播する様子が観察された。粒界において何らかの転位反応が起こっていることが示唆された。また、刃状転位とらせん転位がそれぞれ支配的に運度する挙動を明確に区別することに成功し、易動度に対応してらせん転位支配の場合に変形応力が高くなることを定量的に明確にした。降伏点が明確に発現し、その後、流動応力が低下する挙動に対しては、降伏後は転位密度が顕著に上昇した。これらの定量的な関係は、Johnston Gilmanモデルで定式化される挙動に良く合うことを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Plasticity initiation and evolution during nanoindentation of an iron–3% silicon single crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Zhang and T. Ohmura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 112 ページ: 145504-145504
• [雑誌論文] Plasticity initiation and evolution during nanoindentation of an iron–3% silicon single crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Zhang and T. Ohmura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 112 号: 14
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.145504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dislocation character transition and related mechanical response in a body centered cubic single crystal (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Zhang, T. Ohmura, K. Sekido, T. Hara, K. Nakajima, K. Tsuzaki
  • 雑誌名: Scripta Mater. 巻: 67 ページ: 388-391
• [雑誌論文] Effects of lattice defects on indentation-induced plasticity initiation behavior in metals (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ohmura, L. Zhang, K. Sekido and K. Tsuzaki
  • 雑誌名: J. Mater. Res. 巻: 27 ページ: 1742-1749
• [雑誌論文] Effect of Dislocation Density on Initiation of Plastic Deformation on Fe-C Steels (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Sekido, T. Ohmura, T. Hara and K. Tsuzaki
  • 雑誌名: Mater. Trans. 巻: 53 ページ: 907-912
  • NAID: 10030629487
• [雑誌論文] Effects of lattice defects on indentation-induced plasticity initiation (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Ohmura L.Zhang K.Sekido K.Tsuzaki
  • 雑誌名: International Journal of Materials Research 巻: Vol.7/Number 13 号: 13 ページ: 1742-1749
  • DOI: 10.1557/jmr.2012.161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dislocation character transition and related mechanical response in a body centered cubic single crystal (2012)
  • 著者名/発表者名: L.Zhang T.Ohmura K.Sekido T.Hara K.Nakajima K.Tsuzaki
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: Vol.67/Issue4 号: 4 ページ: 388-391
  • DOI: 10.1016/j.scriptamat.2012.05.032
• [雑誌論文] Effects of lattice defects on indentation-induced plasticity initiation behavior in metals (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ohmura, L. Zhang, K. Sekido and K. Tsuzaki
  • 雑誌名: Journal of Materials Research 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of interstitial carbon on the initiation of plastic deformation of steels (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Sekido, T. Ohmura, L. Zhang, T. Hara and K. Tsuzaki
  • 雑誌名: Mater. Sci. Eng. 巻: A 530 ページ: 396-401
• [雑誌論文] Nanoindentation/atomic force microscopy analysis of e-martensitic transformation and shape memory effect in Fe-28Mn-6Si-5Cr alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Sekido, T. Ohmura, T. Sawaguchi, M. Koyama, H.W. Park and K. Tsuzaki
  • 雑誌名: Scripta Mater. 巻: 65 ページ: 942-945
• [雑誌論文] Direct observation of plastic deformation in iron-3% silicon single crystal by in situ nanoindentation in transmission electron microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Ling Zhang, Takahito Ohmura, Kaoru Sekido, Kiyomi Nakajima, Toru Hara and Kaneaki Tsuzaki
  • 雑誌名: Scripta Mater. 巻: 64 ページ: 919-922
• [雑誌論文] Direct observation of plastic softening with increasing dislocation density in steel
  • 著者名/発表者名: L. Zhang, N. Sekido and T. Ohmura
  • 雑誌名: Mater. Sci. Eng., A 巻: (Accepted)
• [学会発表] 「固溶元素と転位の相互作用」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁,張鈴,鈴木拓也,関戸信彰,津崎兼彰
  • 学会等名: 日本金属学会2014春季講演大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-03-21
• [学会発表] 「局所力学挙動評価による粒界近傍の変形挙動解析」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会自主フォーラム「鉄鋼材料の結晶界面物性とその制御」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-11-19
• [学会発表] Nano-scale Deformation Behavior of Metals Associated with Various Lattice Defects (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Ohmura
  • 学会等名: International Workshop on Advancing Materials Performance from the Nanoscale
  • 発表場所: Xi'an
  • 年月日: 2013-06-12
• [学会発表] Nanoindentation-induced deformation behavior of metals (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Ohmura
  • 学会等名: 1st Workshop of Science and Technology of Materials Science
  • 発表場所: Gyeongsan
  • 年月日: 2013-05-09
• [学会発表] 「局所力学特性評価による粒界近傍の変形挙動解析」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会自主フォーラム「鉄鋼材料の結晶界面物性とその制御」
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-01-17
• [学会発表] Advanced Techniques of Microstructural and Mechanical Characterization in Nano-scale for Structural Materials (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ohmura
  • 学会等名: TNU-NIMS Workshop
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2013-01-09
• [学会発表] Nano-scale Deformation Behavior of Metals Associated with Various Lattice Defects (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ohmura
  • 学会等名: 2013 International Workshop on Advancing Materials Performance from the Nanoscale
  • 発表場所: Xi'an
  • 招待講演
• [学会発表] 「ナノインデンテーションによる降伏現象の素過程解析」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会計算工学による組織と特性予測II研究会
  • 発表場所: 東海市
  • 年月日: 2012-06-11
• [学会発表] 「鉄鋼材料の局所力学挙動解析による強化機構解析」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春季大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-03-28
• [学会発表] TEM in-situナノインデンテーション法の応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第68回学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば市）
• [学会発表] Indentation-induced plasticity of metals with various lattice defects (2012)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁
  • 学会等名: IUMRS-ICEM 2012
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
• [学会発表] 鉄鋼材料の局所力学挙動評価による強化機構解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春季大会(招待講演)
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] Indentation-induced deformation behavior in the vicinity of grain boundary of Fe alloys (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ohmura
  • 学会等名: MS&T, Columbus
  • 発表場所: Ohio
  • 年月日: 2011-10-09
• [学会発表] Investigation on a fundamental deformation behavior through nanoindentation technique (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ohmura
  • 学会等名: The Fourth International Indentation workshop
  • 発表場所: Seoul
  • 年月日: 2011-07-03
• [学会発表] 粒界近傍における局所領域変形挙動の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第162回秋季講演大会(招待講演)
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
• [学会発表] 鉄合金における種々の格子欠陥と塑性変形開始挙動の関係 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁
  • 学会等名: 高温強度と組織形成の材料科学研究会(招待講演)
  • 発表場所: 樺川荘（香川県）
• [図書] ナノインデンテーション法による局所力学挙動解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁
  • 出版者: 軽金属
• [図書] 局所力学挙動解析による機械的特性の評価技術ナノスケールからの変形機構の素過程に迫る (2013)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁
  • 出版者: 塑性と加工
• [図書] 高強度マルテンサイト鋼の強化機構解析の新展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大村孝仁
  • 出版者: 金属
• [備考]
  • URL: http://www.nims.go.jp/group/sdg/result.html
• [備考] なし