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力学系および組織形成シミュレーションに不可欠なLPSO相単相の単結晶弾性率の解明

公募研究

研究領域シンクロ型LPSO構造の材料科学 ―次世代軽量構造材料への革新的展開―
研究課題/領域番号 24109505
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
研究機関大阪大学

研究代表者

多根 正和  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80379099)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2013年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2012年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード弾性率 / LPSO相 / 単結晶 / 結晶配向性 / 集合組織 / マグネシウム / LPSO
研究実績の概要

14H型LPSO相の弾性率を求めるため、まず、LPSO相の体積分率が25%程度であるMg97Zn1Y2(at.%)合金の押出材(75%程度のα-Mg相と18R型LPSO相の2相材料)に対して熱処理を施した。その結果、α-Mg相と14H型LPSO相から成る2相組織を得た。得られた、2相材料に対してX線極点図による結晶配向性の解析、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いた微細組織の観察を行った。また、超音波共鳴法と電磁超音波共鳴法を組み合わせた手法を用いて、2相組織の巨視的な弾性率を求めた。結晶配向性の情報をInverse Voigt-Reuss-Hill近似に取り入れることにより、α-Mg相と14H型LPSO相から成る2相組織の単結晶弾性率を得た。次に、α-Mg相ほぼ単相のMg99.2Zn0.2Y0.6(at.%)合金の押出材に対して、弾性率の測定およびX線極点図を用いた結晶配向性の解析を行った。結晶配向性の情報を取り込んだInverse Voigt-Reuss-Hill近似により押出材の多結晶弾性率から、α-Mg相の単結晶弾性率を算出した。Eshelbyの等価介在物法とMori-Tanakaの平均場近似により、2相組織の巨視的な弾性率からα-Mg相の弾性率を差し引くことにより、14H型LPSO相の単結晶弾性率を算出することができた。昨年度、明らかとなったMg85Zn6Y9(at.%)合金における18R型LPSO相およびMg97Zn1Y2(at.%)合金の2相組織中の18R型LPSO相の弾性率と比較することにより、LPSO相の弾性特性には積層周期よりもLPSO相中の溶質元素濃度(ZnおよびY濃度)の影響の方が大きいことが明らかとなった。本年度に得られた知見は、LPSO相の力学特性の解析およびLPSO相の弾性特性を制御する上で非常に重要である。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Elastic properties of a Mg-Zn-Y alloy single crystal with a long-period stacking ordered structure2013

    • 著者名/発表者名
      M. Tane, Y. Nagai, H. Kimizuka, K. Hagihara, Y. Kawamura
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 61(17) 号: 17 ページ: 6338-6351

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2013.06.041

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elastic properties of single-crystalline ω phase in titanium2013

    • 著者名/発表者名
      M. Tane, Y. Okuda, Y. TodaKa, H. Ogi, A. Nagakubo
    • 雑誌名

      Acta materialia

      巻: 61 号: 20 ページ: 7543-7554

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2013.08.036

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Mg-Zn-Y合金中に形成されるLPSO相の弾性特性とその支配因子2014

    • 著者名/発表者名
      多根正和、鈴木翔悟、君塚肇、萩原幸司、山崎倫昭、河村能人、関野徹
    • 学会等名
      第58回日本学術会議材料工学連合講演会
    • 発表場所
      京都テルサ
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mg-Zn-Y合金の弾性率に及ぼすZnおよびY濃度の影響2014

    • 著者名/発表者名
      多根正和、永井裕、鈴木翔悟、君塚肇、山崎倫昭、 河村能人
    • 学会等名
      日本金属学会春期大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2014-03-21 – 2014-03-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Mg-Zn-Y合金のLPSO相の弾性率とその支配因子2013

    • 著者名/発表者名
      多根正和、永井裕、君塚肇、萩原幸司、山崎倫昭、 河村能人
    • 学会等名
      日本金属学会秋期大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2013-09-17 – 2013-09-19
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Mg-Zn-Y合金のLPSO相の弾性特性2013

    • 著者名/発表者名
      多根正和
    • 学会等名
      日本金属学春期大会
    • 発表場所
      東京理科大学神楽坂キャンパス
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Effective-mean-field Theory for Macroscopic Elastic Properties and Some Related Properties of Elastic Inhomogeneous Materials2012

    • 著者名/発表者名
      多根正和
    • 学会等名
      Micromechanics of Advanced Structural Materials - Prof. Toshio Mura Memorial Symposium
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2012-06-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ロータス型ポーラスマグネシウムの圧縮および引張変形挙動の解析2012

    • 著者名/発表者名
      織田 愛
    • 学会等名
      軽金属学会関西支部若手研究発表会
    • 発表場所
      大阪工業大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2018-03-28  

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