| 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 |
21H00088
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
安藤 大輔 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50615820)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | ミルフィーユ物質 / LPSO / キンク / 動的再結晶 / ねじり押出 / マグネシウム / キンク強化 / 高強度・高延性 / 長周期積層構造 / ミルフィーユ構造 / ねじり変形 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、近年日本で発見され、現在では世界中で研究されている長周期積層型マグネシウム合金を対象に、その機械特性を劇的にあげる温間加工法の最適化を目指した研究の一環である。この長周期積層構造が折れ曲がる、キンクという変形現象が、のちの材料の変形において障害となり、材料強化される機構の解明の一助となる。特に、本研究ではねじり加工によるキンクの形状の三次元化を目指し、更なる材料強化を目指している。
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| 研究実績の概要 |
本公募研究ではMg-2Y-１Zn合金およびMg-9Y-6Zn合金(at.%)に対して、450℃でねじり押出を実施し、その変形組織と機械特性の関係を調査した。ねじり押出は、押出加工とねじり加工を組み合わせた塑性加工方法であり、材料に大きな相当ひずみ量と複数方位からの複雑な塑性ひずみを導入することができる。いずれの材料においても、ねじり変形によって硬度などの機械強度が増加していたが、その理由が異なっていた。Mg-2Y-1Zn合金では、ねじり変形によってほとんどのLPSO相内に大傾角なキンクが形成され、それを起点に再結晶が生じて、結晶粒微細化が起こり、引張変形において強度、延性ともに上昇した。一般的な押出では押出方向に伸長したLPSO相内にはキンクは形成されず、再結晶の起点にならないため、伸長LPSO相、微細再結晶粒、粗大未再結晶粒のマルチモーダルな組織となるが、ねじり変形を加えることで組織全体で再結晶を生じさせることが可能になった。一方で、Mg-9Y-6Zn合金では、450℃の加工でも再結晶せずにLPSO内に小傾角なキンクが無数に形成され、かつ三次元にねじれた組織を形成した。この組織は、圧縮変形においては、均一な分布でキンクが形成されることで座屈することなく大きな変形能を示すことが分かった。本研究では、用いた油圧式万能試験機の最大出力の関係で、ねじり押出時の荷重値にもリミットがかかってしまい、加工温度が450℃になってしまったが、より大きな油圧試験機を用いて350℃まで下げられれば、さらに高強度な材料となる可能性が示された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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