| 研究課題/領域番号 |
24KK0101
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(海外連携研究)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 日本大学 |
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研究代表者 |
高木 秀有 日本大学, 工学部, 准教授 (40409040)
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| 研究分担者 |
金子 賢治 九州大学, 工学研究院, 教授 (30336002)
大村 孝仁 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究センター, センター長 (40343884)
河原 康仁 九州大学, 工学研究院, 助教 (51001987)
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| 研究期間 (年度) |
2024-09-09 – 2028-03-31
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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 |
20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
2027年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2026年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2025年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2024年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | Portevin-Le Chatelier / 転位 / 動的ひずみ時効 / その場TEM観察 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，転位と固溶元素のクラスタとの相互作用で生じる応力-歪み線図上でみられるセレーション（PLC）の発現メカニズムを解明する．これを実現するために，透過電子顕微鏡（TEM）を用いた最先端の組織観察技術を有するLawrence Berkeley National Laboratory（LBNL）と，広範囲の固溶元素のクラスタを特定する新規解析技術を共同開発する．これら技術を融合させた高分解能TEM観察によってPLC発現メカニズムを解明することで，これまでに実験，理論および計算機実験で検討されてきた材料の強化法の一つである固溶強化の原理を顕わにする．
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| 研究実績の概要 |
試料は組織および力学的挙動の解釈を容易にするために，全率固溶体となるAl-Mg二元系合金の0.5，1，2at%Mgを主とする．これに4.2，6.4および14at%Mgの組成を加え，広い範囲での固溶濃度の試料において，固溶元素の存在形態を固溶，クラスタ，析出などと変えた場合のPLC挙動への寄与について調査する．
これら試料に対して種々の条件で強加工やその熱処理を実施した．そして，これら試料に対してPLC挙動の有無を確認するための力学試験を多くの変形条件で実施した．引張試験結果から，例えば，どの変形速度条件でもPLCが生じない微視組織条件，また同一微視組織において変形速度が速いとPLCが生じないが遅いと生じる条件，どの変形速度でもPLCが生じる条件を確認することができている．これら結果の多くは従来報告の傾向とほぼ同じであるが，いくつかのデータに従来報告とは異なる傾向の結果が示されている．なお，高濃度の固溶元素の試料に対しては，種々の熱処理を施した場合の力学試験は実施していないため，来年度以降に固溶元素の存在形態の違いによるPLC挙動について調査していく．
微視組織観察については，いくつかの試料条件に対して実施した．現時点では実施数が限られており，それぞれの熱処理材における固溶元素の存在形態の特定はできていない．このため詳細は割愛するが，クラスタ形成については当初予定と少し異なる結果を得ている．このため，クラスタ特定のためのプロセスを工夫する必要があると考えている．また，これら結果を受け熱処理条件を工夫すること，また微視組織観察試料の作製手順についてもいくつかの方法を試みている．これらの結果を受け，どのようにその場TEM観察を実施するのかについて検討する．
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
2024年度は2025年度に実施する実験および観察に関する準備期間であった．申請書に記載したとおり，PLC挙動に関する力学試験については，当初予定通りに実施できている．他方，その場観察のための準備については，共同研究者の所属変更などの理由もあり，当初予定より少し遅れている．このため，区分を（２）とした．
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| 今後の研究の推進方策 |
現在は，2025年度以降に実施するその場観察のために，通常のTEM観察によってPLC発現メカニズムと考えている痕跡を見出すための試料準備，力学試験，そしてTEMによるその痕跡を特定するための観察技術について検討している．また，通常の力学試験法である引張試験とともに，局所領域の特性を評価できるインデンテーション法を活用する案も考えている．なお，高濃度の固溶元素量の試料に対して，種々の熱処理を施して，固溶元素の存在形態を変え，それらの力学試験と微視組織観察を実施する．
2025年度のスケジュールとして，8月までにその痕跡を見つけ，9月にLBNLで実験するための提案書を提出し，2026年2月辺りにLBNLに数ヶ月滞在する予定である．
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