| 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 |
21H00101
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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 | 大阪公立大学 (2022)
大阪市立大学 (2021) |
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研究代表者 |
多根 正和 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (80379099)
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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 | 弾性論 / マイクロメカニックス / 材料組織 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本新学術領域で対象とするミルフィーユ構造は、強い原子間結合からなる硬質層と弱い結合からなる軟質層が積層した層状構造である。このミルフィーユ構造には、原子間結合の不均質性に起因した弾性不均質性が発現すると考えられる。ゆえに、ミルフィーユ構造の力学特性およびキンク変形メカニズムの理解には、層状構造の弾性不均質性およびそれに起因した応力・ひずみ分配の理解が不可欠である。そこで、本研究では、硬質・軟質層間の弾性不均質性および応力・ひずみ分配解析することが可能な手法を新たに構築し、構築した手法を用いて、構造・組織型ミルフィーユ構造の弾性不均質性および応力・ひずみ分配挙動を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、硬質層と軟質層で構成される各種ミルフィーユ材料に対して研究を実施し、ミルフィーユ構造における硬質・軟質層間の弾性率ミスマッチおよびそれに起因した応力・ひずみ分配挙動を明らかにすることを目的としている。本年度は、まず、昨年度にミルフィーユ構造を反映した異方性弾性率の測定を実施したMg系およびAl系共晶合金の弾性特性をマイクロメカニックスの手法を用いて解析した。Mg系およびAl系共晶合金の構成相・単結晶の弾性スティフネスと電子線後方散乱回折(EBSD)測定を用いて得られた結晶配向性および組織形態(構成相の形状)の情報に基づき、各構成相の結晶方位関係を考慮して、Eshelbyの等価介在物理論、Mori-Tanakaの平均場近似および有効媒体理論を組み合わせたEffective-mean-field理論を用いて、結晶配向性および組織形態を反映した層状構造の巨視的な弾性特性を計算した。その結果、ミルフィーユ構造を有する共晶合金の力学特性の解析には、結晶配向分布の情報が非常に重要であることが明らかとなった。さらに、Effective-mean-field理論を用いてミルフィーユ構造を有する共晶合金の弾性特性をモデル計算可能であることを示した。次に、Eshelbyの等価介在物理論およびMori-Tanakaの平均場近似に基づくマイクロメカニックスの手法により、層状構造の弾性不均質性を反映した応力負荷時の応力・ひずみ分配の解析を行った。これにより、Mg系およびAl系共晶合金の硬質層と軟質層の弾性率ミスマッチと各層における応力・ひずみ分配挙動との相関関係を明らかにした。
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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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