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マイクロ材料試験によるMg-Zn-Y合金LPSO相の破壊・疲労機構の解明

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 26109718
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
研究機関熊本大学

研究代表者

高島 和希  熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (60163193)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015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)
2015年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2014年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワード構造・機能材料 / LPSO / Mg合金 / 疲労 / 材料評価 / 破壊
研究実績の概要

Mg-Zn-Y合金において、LPSO相を利用した強靭化設計を考える上では、引張・破壊特性に加えて、疲労特性の解明も重要となる。特に、切欠き先端等の応力集中部からのき裂発生・伝播機構を知ることが、本合金の実用化を目指す上できわめて重要である。そこで本年度は、LPSO単相一方向凝固材(DS材)から切欠き付き微小CT破壊試験片を作製し、LPSO相単結晶の疲労き裂伝播挙動及びその結晶方位依存性について調査した。
LPSO単相Mg85Zn6Y9合金のDS材をブリッジマン法により作製した。このDS材についてEBSDを用いて方位を同定した後、目的の方位を有する1つの結晶粒に切欠きを導入した微小CT試験片を微細レーザ加工により切り出した。このとき、切欠き面及びその方位が異なる2種類の試験片(以後、A試験片、C試験片と呼称)を作製した。A試験片では、切欠き面を(10-10) に近い面、切欠き方向を [1-210]に近い方向とし、C試験片では、切欠き面を(0001)、切欠き方向を[1-210]に近い方向とした。疲労試験は室温・大気中で、繰り返し周波数0.1 Hzで実施した。加えて、き裂の伝播挙動を試験機に設置した白色干渉計にて観察した。
A試験片においてき裂は切欠き方向から約30°傾いた方向に発生し、そのまま伝播した。白色干渉計を用いてき裂先端部を観察したが、すべり帯の発生は認められなかった。このことから、疲労き裂はき裂先端における交互のせん断変形による面分離ではなく、他の機構により伝播したものと推察される。C試験片では、き裂は切欠き方位に平行に伝播していた。白色干渉計でき裂先端部を観察したが、C試験片においても、すべりの発生は認められなかった。破面を観察したところ、破面に平行なファセットが観察された。このことは、この方位における疲労き裂の伝播が、底面劈開と関連していることを示唆している。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Deformation Behavior of Long-Period Stacking Ordered Structured Single Crystals in Mg<sub>85</sub>Zn<sub>6</sub>Y<sub>9</sub> Alloy2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Mine, R. Maezono, H. Oda, M. Yamasaki, Y. Kawamura, K. Takashima
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 56 号: 7 ページ: 952-956

    • DOI

      10.2320/matertrans.MH201415

    • NAID

      130005083569

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microtension behaviour of lenticular martensite structure of Fe‒30 mass% Ni alloy2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Mine, H. Takashima, M. Matsuda, K. Takashima
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Eng. A

      巻: 618 ページ: 359-367

    • DOI

      10.1016/j.msea.2014.09.027

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Mg85Zn6Y9合金長周期積層構造相のマイクロせん断試験2016

    • 著者名/発表者名
      久間康平、峯 洋二、高島和希
    • 学会等名
      日本金属学会第158回春期講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都・葛飾区)
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Mg-Zn-Y合金LPSO相の疲労き裂伝播挙動2016

    • 著者名/発表者名
      高島和希、峯 洋二
    • 学会等名
      「シンクロ型LPSO構造の材料科学」平成27年度研究成果報告会
    • 発表場所
      軽井沢プリンスホテル(軽井沢町・長野県)
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ材料試験によるMg-Zn-Y合金LPSO相単結晶の破壊挙動2015

    • 著者名/発表者名
      高島和希、峯 洋二
    • 学会等名
      「シンクロ型LPSO構造の材料科学」合宿研究会
    • 発表場所
      KKR京都くに荘(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-09-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ引張試験を用いたMg-Zn-Y合金LPSO相におけるキンク界面の変形 挙動観察2015

    • 著者名/発表者名
      高木康介、峯 洋二、高島和希
    • 学会等名
      「シンクロ型LPSO構造の材料科学」合宿研究会
    • 発表場所
      KKR京都くに荘(京都府・京都市)
    • 年月日
      2015-09-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Mg-Zn-Y合金における長周期積層構造相の変形挙動に及ぼすキンク界面の影響2015

    • 著者名/発表者名
      高木康介、峯 洋二、高島和希
    • 学会等名
      平成27年度九州支部合同学術講演会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県・北九州市)
    • 年月日
      2015-06-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Deformation Analysis of Long-Period Stacking-Ordered Structure Phase in Mg85Zn6Y9 Alloy by Microbending Tests2014

    • 著者名/発表者名
      R. Maezono, Y. Mine, M. Yamasaki, Y. Kawamura, K. Takashima
    • 学会等名
      2014 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      ボストン(アメリカ合衆国)
    • 年月日
      2014-11-30 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ材料試験によるMg-Zn-Y合金LPSO単結晶の変形・破壊挙動の解明2014

    • 著者名/発表者名
      高島和希
    • 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(京都府・京都市)
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Assessment of Deformation Behavior in Single Crystalline Long-period Stacking-ordered Structure Phase of Mg85Zn6Y9 Alloy by Microtensile Tests2014

    • 著者名/発表者名
      K. Takashima, Y. Mine, R. Maezono, K. Sakamoto, M. Yamasaki and Y. Kawamura
    • 学会等名
      LPSO2014 (International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials 2014)
    • 発表場所
      ホテル日航熊本(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Deformation and Fracture Behavior of Long Period Stacking-orderd Structure Phase in Mg- Zn-Y Alloy2014

    • 著者名/発表者名
      R. Maezono, Y. Mine, M. Yamasaki and Y. Kawamura, K. Takashima
    • 学会等名
      LPSO2014 (International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials 2014)
    • 発表場所
      ホテル日航熊本(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ材料試験とマグネシウム合金開発への応用2014

    • 著者名/発表者名
      高島和希
    • 学会等名
      第54回高性能Mg合金創成加工研究会講演会
    • 発表場所
      熊本大学(熊本県・熊本市)
    • 年月日
      2014-08-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mg-Zn-Y合金長周期積層構造相の変形および破壊挙動2014

    • 著者名/発表者名
      前薗亨、峯洋二、山崎倫昭、河村能人、高島和希
    • 学会等名
      平成26年度九州支部合同学術講演大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県・福岡市)
    • 年月日
      2014-06-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 熊本大学工学部マテリアル工学科先端材料研究室

    • URL

      http://www.msre.kumamoto-u.ac.jp/~sentan/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 熊本大学大学院自然科学研究科マテリアル工学専攻先端材料研究室

    • URL

      http://www.msre.kumamoto-u.ac.jp/~sentan/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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