| 研究領域 | ミルフィーユ構造の材料科学-新強化原理に基づく次世代構造材料の創製- |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05123
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
石川 和宏 金沢大学, 機械工学系, 教授 (10312448)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2020年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2019年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
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| キーワード | ミルフィーユ構造 / 共晶組織 / キンク / 機械的性質 / 水素化 / 組織制御 / 水素吸蔵 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水素分離精製膜として使用されるNb-TiNi合金は、Nb相とTiNi相が層状に積層したミルフィーユ構造を形成する。この構造を形成することで、この合金はNb相やTiNi相からは予想を超える高い強度を示す。また、この合金に水素を吸蔵させると、Nb相はTiNi相の10倍以上の水素を固溶するので、Nb相のみが大きく膨張する。すると、外力がなくとも合金内部に複雑な応力状態を発生させることができる。このように２つの相からなる合金の機械的性質を明らかにし、キンク変形との関連性を見出すことを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
bcc構造のNbとB2構造のTiNi(TiCo)のミルフィーユ構造を有するNb-TiNi(Nb-TiCo)合金の圧延によるキンク形成とその安定性、およびキンク強化について調べた。
Nb-TiNi合金を30％冷間圧延すると、Nb相とTiNi相のミルフィーユ構造中にキンクが形成することが確認できた。また、この合金の硬度は圧延中に導入された転位の影響により増大した。この合金を所定の温度で１時間熱処理すると、熱処理温度の上昇とともに硬度は低下した。723Kで熱処理した合金の硬度は転位が消滅し圧延前の硬度に回復したが、キンクは残存していた。従って、723Kで熱処理すると、転位を含まずキンクが残存した合金を得られることが分かった。Nb-TiCo合金についても同様の実験を行った。
圧延した合金の降伏強度は、(1)圧延前の強度、(2)転位導入による加工硬化、(3)キンク形成によるキンク強化の和であると仮定したとき、鋳造材、圧延材、熱処理材の強度を比較することで、上記(1)～(3)を定量的に求めることができると考えられる。上記合金の引張試験を行った結果、Nb-TiNi合金におけるキンク強化を定量的に見積もることが可能となった。Nb-TiCo合金に対しても同様の試験を行い、Nb-TiCo合金でもキンク強化を定量的に見積もることができた。Nb-TiCo合金はNb-TiNi合金と比較して延性が低く、転位が運動困難な合金系ではキンク強化の寄与が大きくなることが示唆された。
以上より、NbTiNi(TiCo)合金において、圧延によりキンクが形成すること、キンク形成により合金が強化されることを定量的に実証した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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