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弾性異常合金のバルクナノメタル形成機構解明と理想強度までの超高強度化

公募研究

研究領域バルクナノメタル ー常識を覆す新しい構造材料の科学
研究課題/領域番号 23102514
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関株式会社豊田中央研究所

研究代表者

古田 忠彦  株式会社豊田中央研究所, 材料プロセス研究部・鉄鋼材料プロセス研究室, 主任研究員 (40394506)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2012年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2011年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
キーワード弾性異常合金 / 超高強度化 / ナノ結晶粒 / 転位運動抑制 / Fe基理想強度合金 / ナノ組織化 / Fe-Ni-Co-Ti / 超高強度 / 高延性 / 強加工
研究実績の概要

平成24年度では、bcc構造を有するFe-Ni-Co-Ti系弾性異常合金について、 High-pressure torsion(HPT)加工で超高強度化が得られた要因を解析するため、3次元アトムプローブ(3DAP)によるナノスケールでの粒内、粒界における構成元素の組成分析およびナノ結晶粒の詳細なTEM観察ならびにHPT加工時のせん断応力測定を実施した。
3DAPの解析結果から、各構成元素は、粒内、粒界を問わず、ほぼ均一に分布しており、粒界偏析や、粒内クラスターなどの存在は認められなかった。一方、詳細なTEM観察を実施した結果、5-50nmの環状のコントラストを観察することができた。この環状コントラストの成因については、結晶粒同士の結晶方位あるいは格子面方位の一致によるものと理解でき、その部位を原子分解能で見ると、環状コントラストが見える部位にて格子縞が強く現れている様子が観察された。この格子縞の詳細な形成過程については、今後の検討課題ではあるが、転位運動の抑制に重要な役割を演じていることが予想された。
トルク測定の結果からせん断応力~せん断ひずみ線図を求め、HPT加工中の実せん断応力を実測した。せん断応力は、10程度のせん断ひずみにて、約3.1GPaに達し、Fe-Ni系合金の弾性定数から見積もった理想強度とほぼ一致していた。HPT加工初期の0.25回転後のTEM観察結果から、既にナノ結晶化が進行していることとも考えあわせると、HPT加工初期からの理想せん断変形による特異な塑性変形が、本Fe基合金の組織微細化の担い手であると推察される。
本科研費研究で得られた結果をもとに、fcc系Fe基合金などに展開を図り、高強度金属材料の開発に繋げたいと考えている。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] High Strength Fe-Ni-Co-Ti Allo2012

    • 著者名/発表者名
      倉本繁
    • 雑誌名

      RD Review of Toyota CRDL

      巻: 43 ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Mechanical Properties of Cold-Worked Fe-Ni-Co-Ti Alloy with Elastic Anomaly2012

    • 著者名/発表者名
      古田忠彦
    • 学会等名
      Materials Science and Engineering
    • 発表場所
      Darmstadt, Germany
    • 年月日
      2012-09-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 弾性異常を有するFe-Ni基合金の組織微細化挙動と機械的性質2012

    • 著者名/発表者名
      古田忠彦
    • 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
    • 年月日
      2012-09-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanical Properties of Ultrahigh Strength Fe-Ni Based Alloys with Lattice Softening2012

    • 著者名/発表者名
      古田忠彦
    • 学会等名
      16th International Conference on Strength of Materials
    • 発表場所
      Bangalore, India
    • 年月日
      2012-08-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Unusual Mechanical Properties of Bulk Nanostructured Fe-Ni-Co-Ti Alloys2012

    • 著者名/発表者名
      古田忠彦
    • 学会等名
      International Workshop on Bulk Nanostructured Metals
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2012-06-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strengthening of Fe-Ni based alloys with elastic anomaly up to ideal strengt2012

    • 著者名/発表者名
      古田忠彦
    • 学会等名
      NIMS Conference 2012
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2012-06-03
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ultrahigh Strength and High Ductility in Nano-Twinned Nano-Grained Fe-Ni-Co-Ti Allys2012

    • 著者名/発表者名
      K.Edalati
    • 学会等名
      2012日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 超高強度Fe-Ni-Co-Ti合金の機械的性質に及ぼす冷間加工方法の影響2012

    • 著者名/発表者名
      古田忠彦
    • 学会等名
      2012日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 冷間加工によるゴムメタルの結晶粒微細化挙動2012

    • 著者名/発表者名
      倉本繁
    • 学会等名
      2012日本金属学会春期講演大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Alloy Composition on Mechanical Properties of Bulk Nanostructured Fe-Ni-Co-Ti Alloys Produced by High-Pressure Torsion2012

    • 著者名/発表者名
      T.Furuta
    • 学会等名
      TMS 2012 Annual Meeting
    • 発表場所
      スワンリゾートOrland(アメリカ)
    • 年月日
      2012-03-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Localized Crystal Rotation in Gum Metal at Ideal Strength2012

    • 著者名/発表者名
      S.Kuramoto
    • 学会等名
      TMS 2012 Annual Meeting
    • 発表場所
      スワンリゾートOrland(アメリカ)
    • 年月日
      2012-03-12
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ナノ結晶化したFe-Ni-Co-Ti合金の圧縮変形挙動2011

    • 著者名/発表者名
      古田忠彦
    • 学会等名
      2011日本金属学会秋期講演大会
    • 発表場所
      沖縄カルチャーリゾートフェストーネ(沖縄県)
    • 年月日
      2011-11-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ゴムメタルにおける理想せん断変形中の局所結晶回転挙動2011

    • 著者名/発表者名
      倉本繁
    • 学会等名
      2011日本金属学会秋期講演大会
    • 発表場所
      沖縄カルチャーリゾートフェストーネ(沖縄県)
    • 年月日
      2011-11-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Plastic Deformation Behavior by Ideal Shear of Nanocrystalline Fe-Ni-Co-Ti Alloy with Elastic Anomaly2011

    • 著者名/発表者名
      T.Furuta
    • 学会等名
      2nd International Workshop on the Plasticity of Nasnocrystalline Metals
    • 発表場所
      Victor's Seehotel Weingartner(ドイツ)
    • 年月日
      2011-09-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical Properties of Nanocrystalline Iron-Based Alloys with Lattice Softening Produced by High-Pressure Torsion2011

    • 著者名/発表者名
      T.Furuta
    • 学会等名
      E-MRS 2011 Fall Meeting
    • 発表場所
      ポーランド工科大学(ポーランド)
    • 年月日
      2011-09-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [産業財産権] 鉄合金2012

    • 発明者名
      古田忠彦, 倉本繁, 堀田善治, カベーエダラチ
    • 権利者名
      豊田中央研究所九州大学
    • 産業財産権番号
      2012-053958
    • 出願年月日
      2012-03-12
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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