金属の固液共存状態におけるせん断変形のその場観察による偏析形成機構の解明

• 研究課題/領域番号: 24560910
• 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: 金属生産工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 柳楽 知也 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00379124)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 固液共存体 / その場観察 / せん断変形 / 偏析 / 凝固割れ / マクロ偏析 / 鋳造割れ / 固液共存 / 割れ / バンド偏析

研究成果の概要

本研究では、時間分解X線イメージングを利用してAl-CuおよびFe-C合金などの金属合金を対象に固液共存体の変形挙動を粒子スケールでその場観察を行い、固液共存体の変形機構や偏析形成機構の解明を目指した。固液共存体の変形により、せん断領域において、せん断ひずみ速度の局在化と固相率の低下が起こることを定量的に明らかにした。また、水-粒子混合体のモデル実験により、固相形態が、せん断帯の幅に与える影響について調べた。また、金属合金において、固相率および変形速度は、せん断変形の挙動およびせん断帯の幅に影響を及ぼすことが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Impact of melt convection induced by ultrasonic wave on dendrite growth in Sn-Bi alloys (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Nagira, Noriaki Nakatsuka, Hideyuki Yasuda, Kentaro Uesugi, Akihisa Takeuchi and Yoshio Suzuki
  • 雑誌名: Materials Letters 巻: 150 ページ: 135-138
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2015.02.069
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In-situ observation of deformation in semi-solid Fe-C alloys at high shear rate (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagira, S. Morita, H. Yokota, H. Yasuda, C. M. Gourlay, M. Yoshiya,, A. Sugiyama, K, Uesugi, Y. Takeuchi, Y. Suzuki
  • 雑誌名: Metallurgical and Materials Transactions A 巻: 45A 号: 12 ページ: 1415-1424
  • DOI: 10.1007/s11661-014-2489-5
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Time-resolved X-ray imaging of deformation in semi-solid alloys at high solid fraction (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomoya NAGIRA, Shugo MORITA, Shingo YANAI, Hideyuki YASUDA, Christopher M. GOURLAY, Masato YOSHIYA, Akira SUGIYAMA, Kentaro UESUGI
  • 雑誌名: roceedings of Modeling of Casting and Solidification Processes(MCSP2014) 巻: なし ページ: 261-264
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 放射光 X 線イメージングを利用した炭素鋼の凝固現象の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、安田秀幸、吉矢真人
  • 雑誌名: まてりあ 巻: 53 号: 10 ページ: 467-470
  • DOI: 10.2320/materia.53.467
  • NAID: 130004698792
  • ISSN: 1340-2625, 1884-5843
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synchrotron radiography studies of shear-induced dilation in semi-solid Al alloys and steels (2014)
  • 著者名/発表者名: C.M. Gourlay, C. O’Sullivan, J. Fonseca, L. Yuan, K.M. Kareh, T. Nagira, and H. Yasuda
  • 雑誌名: Recent Experimental and Numerical Developments in Semisolid Deformation 巻: 66 号: 8 ページ: 1415-1524
  • DOI: 10.1007/s11837-014-1034-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] 我が国における鋼の連続鋳造プロセスの開花と未来へのシーズ (2014)
  • 著者名/発表者名: 川本正幸、柳楽知也
  • 雑誌名: 鉄と鋼 巻: 100 号: 4 ページ: 472-484
  • DOI: 10.2355/tetsutohagane.100.472
  • NAID: 130003395148
  • ISSN: 0021-1575, 1883-2954
  • 査読あり
• [雑誌論文] Image-based Analysis of semisolid deformation for Al-In and Fe-C alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: Shingo Yanai, Shugo Morita, Tokuji Ito, Kohei Morishita, Tomoya Nagira, Hideyuki Yasuda
  • 雑誌名: Proceedings of Modeling of Casting and Solidification Processes(MCSP2014) 巻: なし ページ: 265-268
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Macroscopic Model of Semisolid Deformation including Rearrangement of Solid Grains (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Morita, T. Ito, T. Uchida, T. Nagira, K. Morishita, H. Yasuda, C. M. Gourlay, M. Yoshiya
  • 雑誌名: Proceedings of Modeling of Casting and Solidification Processes(MCSP2014) 巻: なし ページ: 269-272
  • 査読あり
• [雑誌論文] 凝固現象のその場観察技術とその応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安田秀幸、柳樂知也、吉矢真人、杉山明、中塚憲章、森田周吾
  • 雑誌名: ふぇらむ 巻: 19 ページ: 121-125
• [雑誌論文] Characterization of Shear Deformation Based on In-situ Observation of Deformation in Semi-solid Al–Cu Alloys and Water-particle Mixture (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nagira, H. Yokota, S. Morita, H. Yasuda, M. Yoshiya, C.M. Gourlay, A. Sugiyama, K. Uesugi, K. Umetani
  • 雑誌名: ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 巻: 53 号: 7 ページ: 1195-1201
  • DOI: 10.2355/isijinternational.53.1195
  • NAID: 130003366205
  • ISSN: 0915-1559, 1347-5460
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ study of granular micromechanics in semi-solid carbon steels (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Fonseca, C. O'Sullivan, T. Nagira, H. Yasuda, C.M. Gourlay
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 61 号: 11 ページ: 4169-4179
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2013.03.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Al-Cu合金の固液共存体のせん断ひずみの局在化とせん断帯形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、安田秀幸、森田周吾、横田大和、吉矢真人、C.M.Gourlay、杉山明、上杉健太朗
  • 雑誌名: まてりあ 巻: 52 ページ: 207-207
• [雑誌論文] 固液共存状態Al-Cu合金と水‐粒子混合体のせん断変形過程のその場観察に基づいたせん断変形組織の特徴 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、横田大和、森田周吾、安田秀幸、吉矢真人、C.M. Gourlay、杉山明、上杉健太朗、梅谷啓二
  • 雑誌名: 鉄と鋼 巻: 99 号: 2 ページ: 141-148
  • DOI: 10.2355/tetsutohagane.99.141
  • NAID: 130003372503
  • ISSN: 0021-1575, 1883-2954
  • 査読あり
• [雑誌論文] 放射光を利用した金属合金における固液共存体のせん断変形のその場観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、安田秀幸、C.M. Gourlay、杉山明、吉矢真人、上杉健太朗、梅谷啓二
  • 雑誌名: まてりあ 巻: 51 ページ: 561-568
  • NAID: 10031127733
  • 査読あり
• [雑誌論文] 金属の固液共存状態におけるせん断変形による偏析形成のその場観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、安田秀幸、C.M. Gourlay、杉山明、吉矢真人、上杉健太朗、梅谷啓二
  • 雑誌名: 放射光 巻: 25 ページ: 275-284
  • NAID: 10030877105
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ observation of shear deformation in semi-solid Al-Cu alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nagira, S. Morita, H. Yasuda, C.M. Gourlay, A. Sugiyama, M. Yoshiya, K. Uesugi, K. Umetani
  • 雑誌名: Proc. Visual-JW2012 巻: なし ページ: 215-216
  • 査読あり
• [学会発表] 鉄鋼材料の固液共存体における変形挙動のその場観察および力学挙動の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、柳井森吾、伊藤徳地、安田秀幸、森下浩平、吉矢真人
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第169回春季講演大会
  • 発表場所: 東京大学駒場Ⅰキャンパス、東京都
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] 放射光を利用した鉄鋼材料の固液共存体の変形及び力学挙動の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也
  • 学会等名: 第152回製鋼部会
  • 発表場所: 愛知製鋼企業年金基金体育館多目的ホール、愛知県
  • 年月日: 2015-03-12 – 2015-03-13
  • 招待講演
• [学会発表] Image-based Analysis of semisolid deformation for Al-In and Fe-C alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: Shingo Yanai, Shugo Morita, Tokuji Ito, Kohei Morishita, Tomoya Nagira, Hideyuki Yasuda
  • 学会等名: Proceedings of Modeling of Casting and Solidification Processes(MCSP2014)
  • 発表場所: Senri Life Science Center, Osaka
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-26
• [学会発表] A Macroscopic Model of Semisolid Deformation including Rearrangement of Solid Grains (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Morita, T. Ito, T. Uchida, T. Nagira, K. Morishita, H. Yasuda, C. M. Gourlay, M. Yoshiya
  • 学会等名: Proceedings of Modeling of Casting and Solidification Processes(MCSP2014)
  • 発表場所: Senri Life Science Center, Osaka
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-26
• [学会発表] Time-resolved X-ray imaging of deformation in semi-solid alloys at high solid fraction (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomoya NAGIRA, Shugo MORITA, Shingo YANAI, Hideyuki YASUDA, Christopher M. GOURLAY, Masato YOSHIYA, Akira SUGIYAMA, Kentaro UESUGI
  • 学会等名: 9th Pacific Rim International Conference on Modeling of Casting and Solidification Processes (MCSP2014)
  • 発表場所: Senri Life Science Center, Osaka
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-26
  • 招待講演
• [学会発表] 二流体モデルを用いたマクロモデルにおいて固相粒子の衝突・再配列がせん断帯に形成するマクロ偏析に与える影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森田周吾、内田辰徳、伊藤徳地、安田秀幸、森下浩平、柳楽知也、吉矢真人
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋季講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 高固相率の固液共存体における固相粒子の再配列・変形におよぼす合金系の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳井森吾、森田周吾、伊藤徳地、安田秀幸、柳楽知也
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋季講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 固液共存体の変形過程における粒子スケー ルでの組織観察とせん断応力の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、森田周吾、柳井森吾、伊藤徳地、安田秀幸、吉矢真人、杉山明、C.M. Gourlay、上杉健太朗
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋季講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 高固相率の固液共存体の変形マクロモデルにおける固相粒間の相互作用の検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森田周吾、伊藤徳地、安田秀幸、森下浩平、柳楽知也、吉矢真人
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第168回秋季講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Direct Observation of High-solid Fraction Deformation in Carbon Steel (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nagira, S. Morita, H. Yokota, H. Yasuda, C.M. Gourlay, M. Yoshiya, A. Sugiyama and K. Uesugi
  • 学会等名: 4th International Conference on Advances in Solidification Processes
  • 発表場所: Old Windsor, U.K
  • 年月日: 2014-07-08 – 2014-07-11
• [学会発表] 高固相率での固液共存体の変形挙動のその場観察とモデル実験による力学特性の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、横田大和、森田周吾、吉矢真人、安田秀幸
  • 学会等名: 日本学術振興会 製鋼19委員会 凝固プロセス研究会第64回会議
  • 発表場所: 大阪大学、大阪
  • 年月日: 2014-05-21
• [学会発表] モデル実験における固液共存体のせん断変形時に生じる力学挙動の固相率依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、横田大和、金本拓、安田秀幸、森田周吾、吉矢真人、Christopher Gourlay
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春期講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学、東京
• [学会発表] 凝固末期の固液共存体のせん断変形による組織変化のその場観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、森田周吾、横田大和、安田秀幸、杉山明、吉矢真人、Christopher Gourlay、上杉健太朗
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第166回秋季講演大会
  • 発表場所: 金沢大学、石川
• [学会発表] 「X線イメージングを利用した高固相率の固液共存所体におけるせん断変形のその場観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、横田大和、森田周吾、安田秀幸、柳井森吾、吉矢真人、杉山明、Christopher Gourlay、上杉健太朗
  • 学会等名: 日本金属学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学、石川
• [学会発表] In-situ Observation of Shear Deformation in Semi-solid Carbon Steel (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nagira, S. Morita, H. Yokota, H. Yasuda, C. Gourlay, M. Yoshiya, A. Sugiyama, K. Uesugi, K. Umetani
  • 学会等名: The 8th Pacific Rim Internationla Congress on Advanced Materials and Processing (PRICM-8)
  • 発表場所: Hawaii, USA
• [学会発表] A Macroscopic Model for the Band Segregation Induced by Shear Deformation (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Morita, T. Nagira, H. Yokota, H. Yasuda, C. Gourlay, M. Yoshiya
  • 学会等名: The 8th Pacific Rim Internationla Congress on Advanced Materials and Processing (PRICM-8)
  • 発表場所: Hawaii, USA
• [学会発表] 鉄鋼材料の固液共存体のおけるせん断変形のその場観察とせん断変形組織の特徴 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、横田大和、森田周吾、安田秀幸、杉山明、C.M. Gourlay、吉矢真人、上杉健太朗
  • 学会等名: 日本金属学会2013年春季大会
  • 発表場所: 東京理科大学、東京
• [学会発表] In-situ observation of shear deformation in semi-solid Al-Cu alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nagira, S. Morita, H. Yasuda, C.M. Gourlay, A. Sugiyama, M. Yoshiya, K. Uesugi, K. Umetani,
  • 学会等名: ,2nd International workshop "In-situ Studies with Photons, Neutrons and Electrons Scattering
  • 発表場所: Hotel Hankyu Expo Park, Osaka
• [学会発表] 固液共存状態においてせん断速度がせん断変形組織に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、森田周吾、横田大和、安田秀幸、杉山明、C.M. Gourlay、吉矢真人、上杉健太朗
  • 学会等名: 日本鋳造工学会第161回全国講演大会
  • 発表場所: 岩手県民情報交流センター、盛岡
• [学会発表] 「水―ポリスチレン粒子混合体を用いた固液共存状態でのせん断変形の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横田大和、柳楽知也、安田秀幸、森田周吾、吉矢真人、杉山明、C.M.Gourlay、上杉健太朗
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期講演大会
  • 発表場所: 愛媛大学、松山
• [学会発表] 鉄鋼材料の固液共存状態におけるせん断速度が変形挙動に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、森田周吾、横田大和、安田秀幸、杉山明、C.M. Gourlay、吉矢真人、上杉健太朗
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第164回秋季講演大会
  • 発表場所: 愛媛大学、松山
• [学会発表] Al-Cu合金の固液共存状態のせん断変形のその場観察と定量評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、森田周吾、横田大和、安田秀幸、吉矢真人、杉山明、C.M. Gourlay、上杉健太朗
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋期講演大会
  • 発表場所: 愛媛大学、松山
• [学会発表] その場観察を利用した固液共存体のせん断変形に及ぼす固相率の影響
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也、横田大和、森田周吾、吉矢真人、安田秀幸、Christopher Gourlay、杉山明、上杉健太朗
  • 学会等名: 日本鋳造工学会関西支部 秋季講演大会
  • 発表場所: 関西大学、大阪
• [学会発表] 放射光イメージングの鉄鋼材料の凝固、固液共存状態の変形への応用
  • 著者名/発表者名: 柳楽知也
  • 学会等名: H24年度第１回高温物性値フォーラム研究会
  • 発表場所: SPring-8放射光普及棟中講堂、兵庫
• [図書] Development in in-situ observation of deformation in semi-solid alloys using X-ray imaging (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Nagira, Hideyuki Yasuda
  • 総ページ数: 259
  • 出版者: Springer Publishing