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2014 年度 実績報告書

構造精密制御したバルクナノメタルの創製

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 22102004
研究機関九州大学

研究代表者

堀田 善治  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20173643)

研究分担者 土谷 浩一  独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (50236907)
飴山 惠  立命館大学, 理工学部, 教授 (10184243)
山崎 徹  兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30137252)
三浦 博己  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30219589)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
キーワード巨大ひずみ / 多軸鍛造 / 粉末加工 / 電解析出 / ナノ結晶
研究実績の概要

最終年度にあたる平成26年度は、従来通り当初の計画に沿って巨大ひずみプロセス、多軸鍛造プロセス、粉末加工プロセスをはじめ、ひずみが介入しない電解析出プロセスを用いてナノメタルを作製した。
金属材料中の水素原子は転位や結晶粒界などの材料の変形や破壊を担う格子欠陥に影響を与えて脆化を引き起こすことがあるが、転位に比べ結晶粒界と水素に関する報告は少ないため、本研究では、HPT (High-Pressure Torsion)加工によって結晶粒を微細化した金属材料、特にパラジウムに対し、水素透過実験を行い結晶粒界中の水素挙動について調べた。結晶粒界が高速拡散経路として働いていることが分かった。(堀田)
準安定β型チタン合金について、強加工による(α+β)組織の極微細化にあたえる影響を調べた。高圧ねじり加工したTi-5Al-5V-5Mo-3Cr合金についてナノスケールの極微細2相組織が得られた。また加工によりα相の形態がレンズ型から等軸状に変化する事が明らかになった。同様な傾向はスエージ材でも見られた。(土谷)
粉末冶金法と超強加工プロセスを利用して、高強度と高延性・高靱性を両立するナノ・メゾ複合組織材料を創製し、組織形成機構を明らかにすると同時に、その力学特性発現機構を明らかにした。(飴山)
銅合金中最も高強度として知られるCu-Be合金に対し、さらにNiを添加して熱的安定性等を改善させたCu-Ni-Be合金に多軸鍛造(MDF)を施し、その結晶粒微細化過程と時効による強度上昇について検討した。(三浦)
Zr系金属ガラスに焼鈍もしくはHPT加工を施すことにより、高強度、高延性を両立するナノ結晶/アモルファス複合合金を開発し、その高延性発現機構を明らかにした。また、電析条件を制御し、Ni-W合金のナノ結晶/アモルファス二相組織を最適化することにより、塑性伸び7%以上の高延性を得ることが出来た。(山崎)

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。

  • 研究成果

    (44件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (31件) (うち査読あり 31件、 オープンアクセス 31件、 謝辞記載あり 31件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 9件) 備考 (1件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Strengthening of AA7075 alloy by processing with high-pressure sliding (HPS) and subsequent aging2015

    • 著者名/発表者名
      S. Lee, K. Tazoe, I. F. Mohamed, Z. Horita
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 628 ページ: 56-61

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2015.01.026

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of plastic elongation in nanocrystalline and amorphous Ni-W dual phase alloys by brushing technique2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nakayama, H. Adachi and T. Yamasaki
    • 雑誌名

      J. Alloys and Comp.

      巻: 1 ページ: 1

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.12.209

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Wear Resistance and Tribological Features of Pure Aluminum and Al-Al2O3 Composites Consolidated by High-Pressure Torsion2014

    • 著者名/発表者名
      K. Edalati, M.Ashida, Z. Horita T. Matsui and H. Kato
    • 雑誌名

      Wear

      巻: 310 ページ: 83-89

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2013.12.022

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of temperature on solid-state formation of bulk nanograined intermetallic Al3Ni during high-pressure torsion2014

    • 著者名/発表者名
      A. Alhamidi, K. Edalati, H. Iwaoka and Z. Horita
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine

      巻: 94 ページ: 876-887

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1080/14786435.2013.868945

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Strengthening of Cu-Ni-Si Alloy Using High-Pressure Torsion and Aging2014

    • 著者名/発表者名
      S. Lee, H. Matsunaga, X. Sauvage and Z. Horita
    • 雑誌名

      Materials Characterization

      巻: 90 ページ: 62-70

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.matchar.2014.01.006

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-pressure torsion of titanium: Grain size effect on allotropic phase transformations at room and cryogenic temperatures2014

    • 著者名/発表者名
      K. Edalati, T. Daio, M. Arita, S. Lee, Z. Horita, A. Togo and I. Tanaka
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 68 ページ: 207-213

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2014.01.037

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Influence of dislocation-solute atom interactions and stacking fault energy on grain size of single-phase alloys after high-pressure torsion2014

    • 著者名/発表者名
      K. Edalati, D. Akama, A. Nishio, S. Lee, Y. Yonenaga, J. M. Cubero-Sesin and Z. Horita
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 69 ページ: 68-77

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2014.01.036

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-pressure torsion for fabrication of high-strength and high-electrical conductivity Al micro-wires2014

    • 著者名/発表者名
      J. M. Cubero-Sesin, H. In, M. Arita, H. Iwaoka and Z. Horita
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 49 ページ: 6550-6557

    • DOI

      DOI 10.1007/s10853-014-8240-1

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Application of high-pressure torsion to Al-6%Cu-0.4%Zr alloy for ultrafine-grain refinement and superplasticity2014

    • 著者名/発表者名
      A. Alhamidi and Z. Horita
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 49 ページ: 6689-6695

    • DOI

      DOI 10.1007/s10853-014-8362-5

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Softening by severe plastic deformation and hardening by annealing of aluminum–zinc alloy: Significance of elemental and spinodal decompositions2014

    • 著者名/発表者名
      A. Alhamidi, K. Edalati, Z. Horita, S. Hirosawa, K. Matsuda and D. Terada
    • 雑誌名

      Materials Science and EngineeringA

      巻: 610 ページ: 17-27

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2014.05.026

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Influence of severe plastic deformation at cryogenic temperature on grain refinement and softening of puremetals:Investigation using high-pressure torsion2014

    • 著者名/発表者名
      K. Edalati, J.M.Cubero-Sesin, A. Alhamidi, I. F. Mohamed, Z. Horita
    • 雑誌名

      Materials Science and EngineeringA

      巻: 613 ページ: 103-110

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2014.06.084

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High strength and superconductivity in nanostructured niobium-titanium alloy by high-pressure torsion and annealing: Significance of elemental decomposition and supersaturation2014

    • 著者名/発表者名
      K. Edalati, T. Daio, S. Lee, Z. Horita, T. Nishizaki, T. Akune, T. Nojima and T. Sasaki
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 80 ページ: 149-158

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.actamat.2014.07.065

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Activation of TiFe for hydrogen storage by plastic deformation using groove rolling and high-pressure torsion: similarities and differences2014

    • 著者名/発表者名
      K. Edalati, J. Matsuda, A. Yanagida, E. Akiba and Z. Horita
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 39 ページ: 15589-15594

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.07.124

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-Pressure Torsion of Palladium: Hydrogen-Induced Softening and Plasticity in Ultrafine Grains and Hydrogen-Induced Hardening and Embrittlement in Coarse Grains2014

    • 著者名/発表者名
      T. Hongo, K. Edalati, H. Iwaoka, M. Arita, J. Matsuda, E. Akiba and Z. Horita
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 618 ページ: 1-8

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2014.08.074

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Grain refinement and high strain rate superplasticity in aluminum 2024 alloy processed by high-pressure torsion2014

    • 著者名/発表者名
      A. Alhamidi and Z. Horita
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 622 ページ: 139-145

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.msea.2014.11.009

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Low Temperature Heat Capacity of a Severely Deformed Metallic Glass2014

    • 著者名/発表者名
      Jonas Bunz, Tobias Brink, Koichi Tsuchiya, Fanqiang Meng, Gerhard Wilde and Karsten Albe
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 112 ページ: 135501

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.112.135501

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ultrafine Grain Formation in Mg-Zn Alloy by in situ Precipitation during High-Pressure Torsion2014

    • 著者名/発表者名
      F. Q. Meng, J. Rosalie, A, Singh, H. Somekawa and K. Tsuchiya
    • 雑誌名

      Scripta Mater.

      巻: 78-79 ページ: 57-60

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.scriptamat.2014.01.036

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Work Hardening and Microstructural Development during High-Pressure Torsion2014

    • 著者名/発表者名
      A. Hosokawa, S. Ii, K. Tsuchiya
    • 雑誌名

      Mater. Trans.

      巻: 55 ページ: 1097-1103

    • DOI

      doi:10.2320/matertrans.M2013462

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of High-Pressure Torsion Process on Precipitation Behavior of α Phase in β-Type Ti15Mo Alloy2014

    • 著者名/発表者名
      Baozhen Jiang, Koichi Tsuchiya, Satoshi Emura and Xiaohua Min
    • 雑誌名

      Mater. Trans.

      巻: 55 ページ: 877-884

    • DOI

      doi:10.2320/matertrans.M2013469

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cytocompatibility evaluation and surface characterization of TiNi deformed by high-pressure torsion2014

    • 著者名/発表者名
      Dayangku Noorfazidah Awang Shri, Koichi Tsuchiya and Akiko Yamamoto
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Eng. C

      巻: 43 ページ: 411-417

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.msec.2014.07.014

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of high-pressure torsion deformation on surface properties and iocompatibility of Ti-50.9 mol. %Ni alloys2014

    • 著者名/発表者名
      Dayangku Norfazidah Awang Shri, Koichi Tsuchiya, Akiko Yamamoto
    • 雑誌名

      Biointerphases

      巻: 9 ページ: 0290071-10

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1116/1.4867402

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pronounced Structural Rejuvenation in Zr50Cu40Al10 Metallic Glass Strained by Torsional Straining at Elevated Temperature2014

    • 著者名/発表者名
      F. Q. Meng, K. Tsuchiya, Y. Yoshihiko
    • 雑誌名

      Mater. Trans.

      巻: 55 ページ: 220-222

    • DOI

      doi:10.2320/matertrans.M2013354

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Harmonic Structure Design and Mechanical Properties of Pure Ni Compact2014

    • 著者名/発表者名
      Mie Ota, Keisuke Shimojo, Shun Okada, Sanjay Kumar Vajpai and Kei Ameyama
    • 雑誌名

      Journal of Powder Metallurgy & Mining

      巻: 3, 1 ページ: 1000122

    • DOI

      doi:0.4172/2168-9806.1000122

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] he Development of High Performance Ti-6Al-4V Alloy via a Unique Microstructural Design with Bimodal Grain Size Distribution2014

    • 著者名/発表者名
      Sekiguchi, Takayuki Kusaka and Kei Ameyama
    • 雑誌名

      Metallurgical and Materials Transactions A

      巻: 46 ページ: 903-914

    • DOI

      DOI: 10.1007/s11661-014-2649-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fabrication of multilayered Ti–Al intermetallics by spark plasma sintering2014

    • 著者名/発表者名
      Yanbo Sun, Sanjay Kumar Vajpai, Kei Ameyama and Chaoli Ma
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 585, 2 ページ: 734-740

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.09.215

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Application of Harmonic Structure Design to Biomedical Co-Cr-Mo alloy for improved mechanical properties2014

    • 著者名/発表者名
      Choncharoen Sawangrat, Osamu Yamaguchi, Sanjay Kumar Vajpai and Kei Ameyama
    • 雑誌名

      J. Materials Transactions

      巻: 55 ページ: 99-105

    • DOI

      doi:10.2320/matertrans.MA201303

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Harmonic-structured copper: performance and proof of fabrication concept based on severe plastic deformation of powders2014

    • 著者名/発表者名
      Choncharoen Sawangrat, Shota Kato, Dmitry Orlov and Kei Ameyama
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 5 ページ: 1

    • DOI

      DOI 10.1007/s10853-014-8258-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Harmonic structure design of Co-Cr-Mo alloy with outstanding mechanical properties2014

    • 著者名/発表者名
      Choncharoen Sawangrat, Osamu Yamaguchi, Sanjay Vajpai and Kei Ameyama
    • 雑誌名

      Advanced Materials Research

      巻: 939 ページ: 60-67

    • DOI

      DOI:10.4028/www.scientific.net/AMR.939.60

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nano-microscale moulding of some metal plates with high strength Ni-W alloy moudls2014

    • 著者名/発表者名
      T. Yamasaki, M. Yamada, H. Adachi, T. Nabeshima and Y. Yokoyama
    • 雑誌名

      Micro. Technol.

      巻: 20 ページ: 1941-1948

    • DOI

      DOI 10.1007/s00542-013-2005-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Room-temperature multi-directional forging of AZ80Mg alloy to induce ultrafine grained structure and specific mechanical properties2014

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Miura, Wataru Nakamura, Masakazu Kobayashi
    • 雑誌名

      Procedia Engineering

      巻: 81 ページ: 534-539

    • DOI

      doi: 10.1016/j.proeng.2014.10.035

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cu-Ti 合金の組織制御による可能性と限界2014

    • 著者名/発表者名
      三浦博己, 並木達郎, 小林正和
    • 雑誌名

      銅と銅合金

      巻: 53, 1 ページ: 50-54

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Microstructural control and strengthening of copper alloy by using twinning2015

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Miura, M. Kobayashi
    • 学会等名
      International Symposium on Plasticity and Its Current Applications
    • 発表場所
      Montego Bay, Jamaic
    • 年月日
      2015-01-04 – 2015-01-09
    • 招待講演
  • [学会発表] MICROSTRUCTURE AND SPECIFIC MECHANICAL PROPERTIES OF ROOM-TEMPERATURE MDFED AZ80Mg ALLOY2014

    • 著者名/発表者名
      H. Miura and M. Kobayashi
    • 学会等名
      The 6th Asian Symposium on Magnesium Alloys(ASMA6)
    • 発表場所
      Chengdu, China
    • 年月日
      2014-12-20 – 2014-12-23
    • 招待講演
  • [学会発表] Ultrafine structure formation by sever plastic deformation process in steels, Ti alloys and Mg alloys2014

    • 著者名/発表者名
      K. Tsuchiya
    • 学会等名
      International Conference on Advanced Materials and Energy-related Technology
    • 発表場所
      Indian Institute of Engineering and Sciences, Sibpur, India
    • 年月日
      2014-12-17 – 2014-12-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Advanced electron microscopy: characterization of bulk nanostructured materials produced by severe plastic deformation2014

    • 著者名/発表者名
      Zenji Horita
    • 学会等名
      40th Celebración de la Microscopía Electrónica en Costa Rica
    • 発表場所
      CIEMIC, San Jose, Costa Rica
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Hydrogen Behavior in Ultrafine-Grained Pure Pradium2014

    • 著者名/発表者名
      Zenji Horita
    • 学会等名
      International Conference on Hydrogen Storage Embrittlement and Applications (Hy-SEA 2014)
    • 発表場所
      Othon Hotel, Rio de Janeiro, RJ, Brazil
    • 年月日
      2014-10-26 – 2014-10-30
    • 招待講演
  • [学会発表] Nano-Meso Harmonic Structure Design for High Performance Pure Ti and Ti-6Al-4V Alloy2014

    • 著者名/発表者名
      Kei Ameyama
    • 学会等名
      2014 Int. Sympo. Of Nano Science and Technology
    • 発表場所
      Taiwan
    • 年月日
      2014-10-17 – 2014-10-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Production of Bulk Nanostructured Materials with Enhanced Functionality Using High-Pressure Torsion2014

    • 著者名/発表者名
      Zenji Horita
    • 学会等名
      XII International Conference on Nanostructured Materials (NANO 2014)
    • 発表場所
      Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
    • 年月日
      2014-07-13 – 2014-07-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Microstructure and properties of ultrafine grained structure of Cu-Zn-Si alloy fabricated by heavy cold rolling2014

    • 著者名/発表者名
      H Miura, T Kobayashi and M Kobayashi
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Nanomaterials by Severe Plastic Deformation(NanoSPD6)
    • 発表場所
      Metz ,France
    • 年月日
      2014-06-30 – 2014-07-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Deformation of Mechanically Rejuvenated Metallic Glass2014

    • 著者名/発表者名
      Koichi Tsuchiya
    • 学会等名
      Workshop on Deformation, Damage and Life Prediction of Structural Materials
    • 発表場所
      conference room, NIMS
    • 年月日
      2014-06-23 – 2014-06-24
    • 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/outline/contents.html

  • [産業財産権] ナローインプラントのためのチタン合金の高強度化2014

    • 発明者名
      蘆田茉希、塙 隆夫、堀田善治
    • 権利者名
      蘆田茉希、塙 隆夫、堀田善治
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-191029
    • 出願年月日
      2014-09-19
  • [産業財産権] 相当ひずみ付与方法及び相当ひずみ付与装置2014

    • 発明者名
      小田切吉治、瀧沢陽一、湯本学、堀田善治
    • 権利者名
      小田切吉治、瀧沢陽一、湯本学、堀田善治
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-193129
    • 出願年月日
      2014-09-22
  • [産業財産権] 相当ひずみ付与装置及びその制御方法2014

    • 発明者名
      小田切吉治、瀧沢陽一、湯本学、堀田善治
    • 権利者名
      小田切吉治、瀧沢陽一、湯本学、堀田善治
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2014-193130
    • 出願年月日
      2014-09-22

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公開日: 2016-06-01  

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