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2013 年度 実績報告書

バルクナノメタルの材料設計

計画研究

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 22102002
研究機関京都大学

研究代表者

辻 伸泰  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30263213)

研究分担者 宝野 和博  独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (60229151)
波多 聡  九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (60264107)
戸高 義一  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50345956)
上路 林太郎  大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (80380145)
寺田 大将  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80432524)
柴田 曉伸  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60451994)
研究期間 (年度) 2010-06-23 – 2015-03-31
キーワード構造用金属材料 / 巨大ひずみ加工 / 超微細粒 / 相変態 / 結晶粒界 / 先端電子顕微鏡法 / 転位 / 双晶
研究概要

強度と延性・靭性の両立といった、従来の常識を打ち破る優れた特性を示すバルクナノメタルの最適材料設計概念を確立することが、本A01(ア)計画研究班の目的である。本研究では、種々のプロセスにより作成されたバルクナノメタルの組織・構造をその特性と関連づけながら明らかにするとともに、粒界・界面だらけの材料であるバルクナノメタルからの相変態・析出現象や非平衡組織形成機構の解明を行う。また、最先端ナノ構造解析手法を駆使してバルクナノメタル自身の組織とその組織変化を定量的に解明し、A01(イ)班が分担する物性値計算や合金探索のためのシミュレーション結果と連携しつつ、相変態・析出等の固相反応を通じたナノ組織形成の原理と合金組成の影響を明らかにする。
第四年度にあたる2013(平成25)年度は、これまでの活動で確立した研究環境やネットワークを利用して、各研究室・研究者が有する独自のアイデアと手法を活かしたバルクナノメタル研究を強力に推進し、得られた結果を学術雑誌論文37編(昨年度38編)、国際会議論文23編(昨年度7編)などとして発表した。特筆すべき研究成果としては、いくつかの合金(特に低積層欠陥エネルギー合金)において完全再結晶組織のバルクナノメタル(平均粒径200~300nm)が世界で初めて得られたこと、それらが優れた強度と延性を両立させること、加工と相変態を組み合わせることによる効率的なバルクナノメタルの創製が実現されたこと、低積層欠陥エネルギー合金の一種である高Mnオーステナイト鋼における変形機構が系統的に明らかにされたこと、希少元素を使わずに優れた力学特性を示すMg合金の作成に成功したこと、TEMトモグラフィー法によりバルクナノメタルの粒界と転位の相互作用を三次元で可視化する手法のめどが立ったこと、などを挙げることができる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の予定以上に班内および他班との連携が進み、予期せぬ優れた結果も得られている。成果は学術雑誌論文37 編
、国際会議論文23 編等として現れており、また20件の受賞が、若手研究者あるいは各研究室の大学院生に対して与えられている。

今後の研究の推進方策

最終年度にあたる次年度(2013(平成25)年度)は、これまでの本新学術領域における研究活動の集大成を目指し、さらに力強く研究活動を推進し、優れた特性を示すバルクナノメタルの最適材料設計概念を確立する。特に、計算グループ等他班との連携研究のうち、優れた成果を創出しはじめている課題に注力し、得られた成果をインパクトの高い形で発表する予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 5件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Effect of Ferrite Grain Size on Dynamic Tensile Properties of Ultrafine Grained Low Carbon Steels with Various Microstructures2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Okitsu and Nobuhiro Tsuji
    • 雑誌名

      Mater. Trans.

      巻: 55 ページ: 78-84

    • DOI

      10.2320/matertrans.MA201323

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructures of Pearlite and Martensite Transformed from Ultrafine-Grained Austenite Fabricated through Cyclic Heat Treatment in Medium Carbon Steels2013

    • 著者名/発表者名
      A.Shibata, S.Daido, D.Terada and N.Tsuji
    • 雑誌名

      Mater. Trans.

      巻: 54 ページ: 1570-1574

    • DOI

      10.2320/matertrans.MH201312

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-pressure torsion for enhanced atomic diffusion and promoting solid-state reactions in the aluminum-copper system2013

    • 著者名/発表者名
      K. Oh-ishi, K. Edalati, H. S. Kim, K. Hono, and Z. Horita
    • 雑誌名

      Acta Mater.

      巻: 61 ページ: 3482-3489

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2013.02.042

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructures developed by super-rapid induction heating-and-quenching (SRIHQ) of Fe-1.4%Cr-1%C pearlitic steel2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Koizumi, T. Otsuka, Y. Minamino, T. Takayama, M. Ueyama, T. Daio, S. Hata
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Eng. A

      巻: 577 ページ: 29-35

    • DOI

      10.1016/j.msea.2013.04.024

    • 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 ページ: 7543-7554

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2013.08.036

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallographic orientation dependence of ε martensite transformation during tensile deformation of polycrystalline 30% Mn austenitic steel2013

    • 著者名/発表者名
      R.Ueji, Y.Takagi, N.Tsuchida, K.Shinagawa, Y.Tanaka, T.Mizuguchi
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 61 ページ: 14-20

    • DOI

      10.1016/j.msea.2013.03.071

    • 査読あり
  • [学会発表] 超微細粒純チタンが示す特異な力学特性2013

    • 著者名/発表者名
      寺田大将,柴田航佑,辻伸泰
    • 学会等名
      第57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
      20131125-20131126
    • 招待講演
  • [学会発表] The Feasibility of Heat Treatable Mg-Sn Based Wrought Alloys2013

    • 著者名/発表者名
      T.T. Sasaki, F.R. Elsayed, S. Kamado, and K. Hono
    • 学会等名
      5th Asian Symposium on Magnesium Alloys (ASMA5)
    • 発表場所
      Niigata, Japan
    • 年月日
      20131006-20131008
    • 招待講演
  • [学会発表] Crystallographic Analysis of Hydrogen-Related Fracture in Martensitic Steels2013

    • 著者名/発表者名
      A.Shibata, T.Murata, H.Takahashi, N.Tsuji and A.Ueno
    • 学会等名
      (KIM-JIM Symposium) 日本金属学会秋期講演大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      20130917-20130919
    • 招待講演
  • [学会発表] Electron tomography observation of microstructure in crystalline materials2013

    • 著者名/発表者名
      S. Hata
    • 学会等名
      International Center for Materials Research (ICMR) Summer School on Materials in 3D: Modeling and Imaging at Multiple Length Scales
    • 発表場所
      Santa Barbara, USA
    • 年月日
      20130819-20130819
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamic Grain Growth at Room Temperature in Bulk Nanostructured Aluminum”2013

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiro Tsuji, Daisuke Terada, Motoki Hishida and Atsushi Ito
    • 学会等名
      5th International Conference on Recrystallization & Grain Growth
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      20130505-20130510
    • 招待講演
  • [備考] バルクナノメタル ~常識を覆す新しい構造材料の科学

    • URL

      http://www.bnm.mtl.kyoto-u.ac.jp

  • [産業財産権] Mg 合金とその製造方法2013

    • 発明者名
      佐々木泰祐、宝野和博、F.エルセイド、大久保忠 勝、鎌土重晴
    • 権利者名
      物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-209740
    • 出願年月日
      2013-10-05
    • 外国
  • [産業財産権] 潤滑油および潤滑システム2013

    • 発明者名
      市橋俊彦、池田利樹、戸高義一、梅本実、北川寛之、戸田健一
    • 権利者名
      出光興産株式会社, 国立大学法人豊橋技術科学大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-183481
    • 出願年月日
      2013-09-04

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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