| 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 |
18H05477
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
染川 英俊 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, グループリーダー (50391222)
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| 研究分担者 |
戸高 義一 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50345956)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| キーワード | キンク / マグネシウム / 材料プロセス / 強ひずみ加工 / 力学特性 / 微細組織 / ミルフィーユ構造 |
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| 研究実績の概要 |
Mg-Type I、Mg-Type IIで知られるMg-Y-ZnとMg-Gd-Zn物質群を対象に、様々な材料創製条件（温度、時間、付与ひずみなど）下にて高次塑性加工を実施した。押出、圧延、溝ロール圧延、HPT、ECAE加工のいずれの塑性加工法を用いても、キンク導入できることを確認した。また、各種塑性加工材の硬度は、被加工材と比較して高く、力学特性は内部微細組織と密接な関係があることを明示した。塑性加工ごとの特徴的な結果は、以下のとおりである。
単純圧延加工であっても、10％程度の圧下率で、キンク導入できることを確認した。一方、端面拘束がないため、割れなどがない健全なバルク化創製には、温度制御が極めて重要であることが分かった。側壁部で大きな相当塑性ひずみを生じるECAE加工でも、創製条件の探索は必須であった。現時点では、健全なバルク化創製には至っていないが、同一試料であっても内部でひずみ勾配を有し、その差異が局所力学特性として抽出できることを明らかにした。HPT加工でも、局所力学特性は、ねじり加工によって付与するせん断ひずみに依存することを確認した。特に、せん断ひずみの増加にともない硬度が飛躍的に上昇することは、キンク形態などの微細組織が力学特性への影響因子であることを示唆している。溝ロール圧延加工では、従来圧延加工と同様に1～2パス程度の圧延にて、キンク導入でき、その間隔は数ミクロン程度であることを確認した。一方、十数回以上の多数溝ロール圧延は、局所力学特性に対する初期微細組織の違いを消滅させる傾向にあり、キンク導入には適度なひずみ付与が望ましいことが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は、長周期積層構造を形成することで有名なMg-Y-Zn合金とMg-Gd-Zn合金を対象にキンク導入の可能性について特化することを目的とした。加工法に限らず、せん断ひずみ付与によりキンク導入できることが確認でき、本課題の必須目的である「キンク導入」を実証できたことは極めて大きな成果である。以上のことより、順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度取得したキンク導入に関する基礎的知見をもとに、高次塑性加工法を最大限に活用し、高次塑性加工因子vs.キンク形態に関する情報を数多く取得、蓄積する。また、各種キンク導入した材料群の局所力学特性評価を実施し、キンク形態vs.特性との相関性について議論を開始する。あわせて、高次塑性加工時の付与ひずみを定量化するため、有限要素解析実行に必要不可欠な基礎的データ（特に、塑性加工を模擬・反映した応力vs.ひずみ応答）の取得も開始する。
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