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4次元トモグラフィによるバルクナノメタル変形過程の可視化

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 25102703
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
研究機関東北大学

研究代表者

佐藤 和久  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (70314424)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
2014年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワードバルクナノメタル / 電子線トモグラフィ / 高傾斜引張ホルダー / その場引張試験 / 低歪速度 / 変形過程 / 動的3D観察 / 3次元再構成 / トモグラフィ / 3次元構造
研究実績の概要

1. 試料一軸高傾斜対応その場引張試験ホルダーの開発
前年度から開発を進めてきた新規高傾斜対応その場引張試験ホルダーのプロトタイプ機が完成した。TEM内での試料一軸高傾斜とその場引張変形を両立させるため、従来にないカートリッジ式試料台座を採用、アクチュエーターの進行方向と引張応力印加方向が直交、の2点が既存の引張ホルダーとの大きな相違点である。アクチュエーターの駆動速度とカートリッジ式試料台座の変形速度が3:1となるよう設計されており、これにより低歪速度での引張変形を実現した(最小値約1.5×10-6 s-1)。試料形状の制約は少なく、標準的な直径3mmφの円板状試料をはじめ、約1 mm×3 mmサイズの短冊状試料も取り付け可能である。
2. 実試料を用いたホルダー動作の検証
工業用純Al ARB材短冊状試験片(1 mm × 3 mm)の中心部を電解研磨により薄片化した後、熱硬化性樹脂を用いて試料台座に固定した。アクチュエーターを前進させ、試験片長手(圧延方向)に引張応力を印加したところ、やがて試験片が破断した。同様の引張試験を繰り返した結果、引張応力は設計通りにホルダー長手軸(アクチュエーター進行方向)と直交方向に印加されることを確認した。続いて、破断箇所近傍での連続傾斜像観察を最大傾斜角60°、角度ステップ2°の条件で行った。その結果、高傾斜角においても十分な観察視野が確保されており、傾斜時の試料ドリフトや焦点外れは組織観察を行う上で無視しうる程度であることが判明した。
3. 新規再構成ソフトウェアの開発
圧縮センシング法は新しい3次元再構成法の1つであり、連携研究者(工藤)を中心として開発を進めてきたが、本年度、TV正則化法の計算量削減に成功し既存のソフトウェアへ実装、これにより大規模データセットから効率的かつ高精度に3次元再構成可能なプラットフォームが整った。

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)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Development of a novel straining holder for transmission electron microscopy compatible with single tilt-axis electron tomography2015

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, H. Miyazaki, T. Gondo, S. Miyazaki, M. Murayama, S. Hata
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 64

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Three-Dimensional Imaging of Dislocations in a Ti-35 mass%Nb Alloy by Electron Tomography2015

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, S. Semboshi, T. J. Konno
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 8 号: 4 ページ: 1924-1933

    • DOI

      10.3390/ma8041924

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An Experimental Protocol Development of Three-Dimensional Transmission Electron Microscopy Methods for Ferrous Alloys: Towards Quantitative Microstructural Characterization in Three Dimensions2015

    • 著者名/発表者名
      S. Hata, K. Sato, M. Murayama, T. Tsuchiyama, H. Nakashima
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 55 号: 3 ページ: 623-631

    • DOI

      10.2355/isijinternational.55.623

    • NAID

      130005064835

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Aging Effect on Microstructure of Cold Groove-Rolled α′-Type Ti–12 mass%V–2 mass%Al Alloys Studied by Transmission Electron Microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, H. Matsumoto, A. Chiba, T. J. Konno
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 55 号: 5 ページ: 763-767

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2013463

    • NAID

      130004455287

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 鉄鋼材料における定量的三次元組織解析手法:電子線トモグラフィーの強磁性材料への適用に向けて2014

    • 著者名/発表者名
      S. Hata, K. Sato, M. Murayama, T. Tsuchiyama, and H. Nakashima
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 100 号: 7 ページ: 889-896

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.100.889

    • NAID

      130004540862

    • ISSN
      0021-1575, 1883-2954
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Aging effect on microstructure of cold groove-rolled α'-type Ti-12mass%V-2mass%Al alloys studied by TEM2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, H. Matsumoto, A. Chiba, T. J. Konno
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 55

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 鉄鋼材料における定量的三次元組織解析手法の検討:電子線トモグラフィーの強磁性材料への適用に向けて2014

    • 著者名/発表者名
      波多聰、佐藤和久、村山光宏、土山聡宏、中島英治
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 100

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 電子線トモグラフィーによる超微細結晶粒アルミニウムの3次元組織解析2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤和久、村山光宏、工藤博幸、辻伸泰、今野豊彦
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期(第155回)講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電子線トモグラフィーによる超微細粒金属材料の3次元組織解析2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤和久、村山光宏、工藤博幸、今野豊彦
    • 学会等名
      第127回東北大学金属材料研究所講演会
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-05-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電子線トモグラフィーによるTi-Nb合金中の転位の観察2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤和久、千星聡、今野豊彦
    • 学会等名
      日本金属学会2014年春期講演(第154回)大会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 電子線トモグラフィーによるTi-Nb合金中の転位の3D観察2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤和久、今野豊彦
    • 学会等名
      第126回東北大学金属材料研究所講演会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 磁性体のための電子線トモグラフィー観察条件の検討2013

    • 著者名/発表者名
      波多聰、佐藤和久、村山光宏、中島英治
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第69回学術講演会
    • 発表場所
      吹田
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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