| 研究課題/領域番号 |
23K22635
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01364 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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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 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
眞山 剛 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (40333629)
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| 研究分担者 |
峯 洋二 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (90372755)
郭 光植 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (90847170)
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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 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
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| キーワード | 結晶塑性 / 異方性 / 材料試験 / 組織評価 / 有限要素解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，複相軽金属材料において制御可能なパラメータである界面の整合性が力学特性に及ぼす影響をマイクロスケールの材料試験と数値解析を用いて明らかにすることを目的とする．そのために界面構造の異なる複相軽金属材料に対する系統的なマイクロ材料試験と変形組織観察を実施し，界面構造と力学特性および組織発達の関係を定量的に把握する．さらに数値的研究として，界面特性を考慮した解析を実施できる結晶塑性有限要素解析手法を構築し，マイクロ材料試験に対応する変形解析を実施することにより，構築手法の表現力を検証すると共に界面特性が不均一変形ならびに力学特性に及ぼす影響の微視的機構を明らかにする．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，「複相軽金属材料における界面の整合性が力学特性に及ぼす影響を実験的に明らかにすると共に，数値解析を援用してその微視的機構を解明する」という目的を達成するために，①マイクロ材料試験，②微細組織観察，③界面を考慮した解析手法の構築，④系統的な数値解析を緊密な連携の下で実施した．
２０２３年度は，昨年度に整備した低～中荷重・大変形に対応するマイクロ材料試験環境を活用して，長周期積層(LPSO)型マグネシウム(Mg)合金鋳造材および押出材のマイクロ引張試験を継続的に実施すると共に二相チタン合金の変形挙動評価を開始した．また，それぞれの材料に対して走査型電子顕微鏡(SEM)および透過型電子顕微鏡(TEM)による変形後試料の組織評価も実施し，界面近傍と結晶粒内の局所変形挙動に関する基礎的データを得た．一方，数値的研究としては，昨年度に構築した複相材料のための解析手法に本研究で対象としている各材料の微視的変形機構を導入すると共に，マイクロ材料試験に対応する数値解析を実施し，その適用性を検証すると共に，実験・観察結果に基づく界面通過能のモデル化と解析への実装，および降伏・硬化の界面効果に関するモデル化と解析への実装を開始した．また，アルミニウム合金に対する同様の評価に先駆けて，複数の合金に対する予備試験を実施し，複相マグネシウム合金，二相チタン合金の挙動と併せて次年度に実施する実験計画を再検討した．
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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
長周期積層(LPSO)型マグネシウム(Mg)合金および二相チタン(Ti)合金については，当初の予定通り順調に実験的・数値的評価が進展しており問題は無い．一方，アルミニウム(Al)合金については予備試験の結果から，Mg合金やTi合金と同様の評価が困難である点が多数判明したことに加えて，Mg合金とTi合金の実験結果から当初想定していた以上に検討すべき項目が多数見いだされたため，Mg合金とTi合金に注力することが適切と判断して計画を一部変更した．
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| 今後の研究の推進方策 |
２０２４年度は，昨年度に開始した二相チタン合金を対象とするマイクロ材料試験による変形挙動評価および走査型電子顕微鏡(SEM)/透過型電子顕微鏡(TEM)による変形後試料の組織評価を継続する．数値的研究としても，昨年度に引き続き，実験に対応する数値解析による開発手法の適用性検証，実験・観察結果に基づく界面通過能のモデル化と解析への実装，および降伏・硬化の界面効果に関するモデル化と解析への実装を継続する．特に最終年度である本年度は，実験観察と数値解析の整合性を配慮しながら界面特性を考慮した解析手法を確立すると共に，軽金属材料における界面制御指針の獲得を目指す．
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