材料のメゾスケール組織の制御による高機能性の創生

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10555031
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 冨田 佳宏 神戸大学, 工学部, 教授 (10031147)
• 研究分担者: 安達 泰治 神戸大学, 工学部, 助教授 (40243323) ; 中井 善一 神戸大学, 工学部, 教授 (90155656) ; 渋谷 陽二 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70206150) ; 屋代 如月 神戸大学, 工学部, 助手 (50311775)
• キーワード: 変形誘起相変態 / メゾスケール組織 / 材料組織制御 / 高機能化 / シミュレーション / TRIP鋼 / マルテンサイト / メカニカルモデル

研究概要

変形誘起変態が変形,応力,温度,ひずみ速度等によって強く影響を受ける性質を最大限活用して,変形誘起相変態の発生に伴う微視組織の創生ならびに成長を制御し,製品の成形性の改善ならびに使用目的に応じた,材料の強度,延性,靭性等の機械的特性をもたらすことを目指した.そのために,変形誘起変態現象の代表的なものとしてマルテンサイト変態を伴う塑性現象を利用した鋼(TRIP鋼)をとりあげ,メゾスケールせん断帯の交差を主機構とする,温度,ひずみ速度及び応力に依存した変態現象のメカニカルモデルを構築し,変態量の発展方程式の形式で変態量と温度,ひずみ速度,応力の3軸性との関連を表現するマクロスケールモデルを構築した.ついでそれを,有限要素法に組み込み任意の変形のシミュレーションを行なうことができるプログラムを開発し,不均一変形をうける物体の変形挙動のシミュレーションを行い変態量の分布ならびに強度,延性,靭性を評価した.各種変形条件のもとで材料にマクロスケールの一様変形を加え,原子間力顕微鏡,ナノスケール硬さ試験装置を用いて材料のメゾスケールの変態挙動を観察し,シミュレーション結果と比較することにより変態現象のメカニカルモデルの妥当性を検証した.塑性変形過程のシミュレーションプログラムに変形誘起相変態メカニカルモデルを導入し,逆問題的に変形過程における材料の温度,変形,ひずみ速度,応力などの変態に影響を及ぼす因子を適切に制御することにより,局所的に材料の相変態を抑制あるいは加速させることを可能とする手法を開発した.

研究成果

• [文献書誌] Takeshi Iwamoto: "Investigation on Deformation Mode Dependence of Strain-Induced Martensitic Transformation in TRIP Steels and Modelling of Transformation Kinetics"International Journal of Mechanical Science. 40・2/3. 173-182 (1998)
• [文献書誌] Yoshihiro Tomita: "Computational Modeling and Prediction of Deformation Behavior of TRIP Steels"Proceedings of ICES'98. 1855-1860 (1998)
• [文献書誌] 岩本剛: "TRIP鋼の変形様式依存性を表現した構成式モデルの定式化"塑性と加工. 39・454. 1144-1149 (1998)
• [文献書誌] 藤本岳洋: "粒子強化型複合材の平面ひずみ下における応答のモデル化とシミュレーション"日本機械学会論文集. 64A・27. 2694-2700 (1998)
• [文献書誌] Yoshihiro Tomita: "Constitutive Modeling of TRIP Steels and Its Applications to the Estimation of Deformation Behavior of Rineged Notched Specimen Under Tension"Proceedings of Plasticity 99. 267-274 (1999)
• [文献書誌] Yoshikazu Higa: "Computational Prediction of Mechanical Properties of Nickel-Based Superalloy with Gamma Prime Phase Precipitates"Proc.ICM8,Progress in Mechanical Behaviour of Materials. 1095-1099 (1999)
• [文献書誌] 冨田佳宏: "TRIP鋼の構成式の定式化と環状切欠き棒の変形挙動の評価"日本機械学会論文集. 65A・34. 1249-1254 (1999)
• [文献書誌] Xi Yuan: "Application of Asymptotic Homogenization Method for Micropolar Materials"Theoretical and Applied Mechanics. 48. 149-154 (1999)
• [文献書誌] 渋谷陽二: "カーボンナノチューブの曲げによる非可逆変形"日本金属学会誌. 63・10. 1262-1268 (1999)
• [文献書誌] 桃井義宣: "層状半導体素子の曲げ応力場におけるクラック形態の評価"エレクトロニクス実装学会誌. 5月号(in press). (2000)
• [文献書誌] Yoshihiro Tomita: "Estimation of Deformation behavior of TRIP Strrls-Smooth/Ringed-Notched Specimens Under Monotonic and Cyclic Loading-"International Journal of Plasticity. (in press). (2000)
• [文献書誌] Yoshihiro Tomita: "Estimation and Prediction of Local Strain-Induced Martensitic Transformation"Arch.Mech. (in press). (2000)
• [文献書誌] Yoshihiro Tomita: "Modeling and Estimation of Deformation Behavior of Particle Reinforced Metal-Matrix Composite"International Journal of Mechanical Science. (in press). (2000)