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2015 年度 実績報告書

界面誘起擬塑性変形能(IMPP)の材料科学とその工学的応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K14162
研究機関京都大学

研究代表者

乾 晴行  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30213135)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2016-03-31
キーワード異相界面 / 擬塑性 / マイクロクラック / マイクロピラー / 試験片サイズ依存性 / 動的その場観察 / 変形能 / 破壊靱性
研究実績の概要

表面に一連のFe-Zn系金属間化合物を薄く形成したGA鋼板は防食性に優れるため自動車用鋼板として大量に使用されている.しかし,Fe-Zn系金属間化合物はいずれの5相も結晶構造が複雑で容易に塑性変形するとは考えられず,なぜ,プレス変形後も金属間化合物層が剥離せずに鋼板表面に留まるかは20年以上未解明の問題である.最近の我々のマイクロピラー試験片を用いた研究から,個々の相および相界面の特性が明らかとなりつつある.すなわち,めっき層の主相であるδ1p相は単相では脆性的に破断するものの,めっき層最表面の延性相ζ相と共存すればマイクロクラックを形成しながら擬似的な塑性を示す.この擬塑性は明らかに界面の存在下で誘起された界面誘起擬塑性変形能(IMPP)である.本研究では, このIMPPのメカニズム,発現条件を構成2相の試料サイズに依存する力学特性(降伏強度,破壊靭性)および脆性相の臨界サイズという新規な観点から解明することを目指した.
圧縮軸に平行な界面を持つ2相マイクロピラーでは,変形能を示すΓ相とΓ1脆性相の組み合わせでは脆性的な破断が起こるが,変形能を示すζ相とδ1p脆性相の組み合わせでは,全体として10%を超える塑性変形が可能である.この時,ζ相にはすべり線が,δ1p相には無数のマイクロクラックが形成される.すなわち,δ1p相は単相では脆性的に破断するものの,ζ相と共存すればマイクロクラックを形成しながら擬似的な塑性を示す.このIMPPの発現はδ1p相の層厚に支配され,10μmを超えるとIMPPはまったく発現せず脆性的な破壊が起こり,臨界値として5μmを実験的に解明した.この脆性相の臨界厚さは,脆性相の破壊靭性およびバルクの塑性変形開始応力に依存することを理論的に解明し,金属間化合物層の剥離をさらに抑制する微細組織の調整によるGA鋼板のプレス成形性改善の可能性を示唆した.

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Crystal structure determination of the Γ2 phase in the Fe-Zn-Al system by single-crystal synchrotron X-ray diffraction combined with scanning transmission electron microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      Norihiko L. Okamotoa, Haruyuki Inuia, Akira Yasuhara, Shu Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 644 ページ: 287-296

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2015.04.119

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Arrangements of Fe-Centered Zn12 Icosahedra in Fe-Zn Intermetallic Compounds Determined by Ultra-High Resolution Scanning Transmission Electron Microscopy2015

    • 著者名/発表者名
      N.L. Okamoto, A. Yasuhara, K. Tanaka and H. Inui,
    • 雑誌名

      MRS Symp. Proc.

      巻: 1760 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1557/opl.2015.10

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Micropillar Compression of MoSi2 Single Crystals2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nakatsuka, K. Kishida and H. Inui
    • 雑誌名

      MRS Symp. Proc.

      巻: 1760 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1557/opl.2015.9

    • 査読あり
  • [学会発表] MoSi2単結晶マイクロピラーの室温圧縮変形2016

    • 著者名/発表者名
      岸田恭輔, 中塚怜志, 乾晴行
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会(第158回)
    • 発表場所
      東京理科大学 葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-03-23 – 2016-03-25
  • [学会発表] Mo5SiB2単結晶のマイクロピラー圧縮変形2016

    • 著者名/発表者名
      丸山拓仁, 松野下裕貴, 新貝康晴, 岸田恭輔, 乾晴行
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会(第158回)
    • 発表場所
      東京理科大学 葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-03-23 – 2016-03-25
  • [学会発表] Mg-Zn-Y系LPSO相単結晶マイクロピラーの圧縮変形組織2016

    • 著者名/発表者名
      桃野将伍, 井上敦司, 岸田恭輔, 乾晴行
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会(第158回)
    • 発表場所
      東京理科大学 葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-03-23 – 2016-03-25
  • [学会発表] Ti3SiC2相単結晶マイクロピラーの圧縮変形挙動2016

    • 著者名/発表者名
      東雅也, 桃野将伍, 岸田恭輔, 乾晴行
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会(第158回)
    • 発表場所
      東京理科大学 葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-03-23 – 2016-03-25
  • [学会発表] Fe2Al5の結晶構造解析2016

    • 著者名/発表者名
      奥村純平, 岡本範彦, 乾晴行
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会(第158回)
    • 発表場所
      東京理科大学 葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-03-23 – 2016-03-25
  • [学会発表] Zn-Fe金属間化合物の作製と評価2016

    • 著者名/発表者名
      新井惇也, 廣戸孝信, 岡本範彦, 乾晴行, 田村隆治
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会(第158回)
    • 発表場所
      東京理科大学 葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-03-23 – 2016-03-25
  • [学会発表] 合金化溶融亜鉛めっき層中Fe-Zn系δ1p相の単結晶マイクロピラー圧縮試験2016

    • 著者名/発表者名
      橋爪志周, 道下勝太, 岡本範彦, 乾晴行
    • 学会等名
      日本金属学会春期講演大会(第158回)
    • 発表場所
      東京理科大学 葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-03-23 – 2016-03-25
  • [学会発表] Micropillar compression of single crystals of L12-Co3(Al,W)2015

    • 著者名/発表者名
      Z. Chin, N. Okamoto, H. Inui
    • 学会等名
      Intermetallics 2015
    • 発表場所
      Kloster Banz, Germany
    • 年月日
      2015-09-28 – 2015-10-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Room temperature deformation behavior of hard intermetallics and ceramics investigated by micropillar compression tests2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Shinkai, K. Kishida, H. Inui
    • 学会等名
      Intermetallics 2015
    • 発表場所
      Kloster Banz, Germany
    • 年月日
      2015-09-28 – 2015-10-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Compression of micropillars of single crystalline Mo5SiB22015

    • 著者名/発表者名
      T. Maruyama, H. Matsunoshita, K. Kishida, H. Inui
    • 学会等名
      Intermetallics 2015
    • 発表場所
      Kloster Banz, Germany
    • 年月日
      2015-09-28 – 2015-10-02
    • 国際学会
  • [学会発表] D8l型構造を有する遷移金属シリサイド単結晶のマイクロピラー圧縮変形2015

    • 著者名/発表者名
      丸山拓仁, 新貝康晴, 松野下裕貴, 岸田恭輔, 乾晴行
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会(第157回)
    • 発表場所
      九州大学 伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [学会発表] Fe-Zn系金属間化合物中のZn12二十面体クラスターの配列と塑性変形時の役割2015

    • 著者名/発表者名
      岡本範彦, 井元雅弘, 乾晴行
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会(第157回)
    • 発表場所
      九州大学 伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
    • 招待講演
  • [学会発表] Fe-Zn系金属間化合物単相/複相マイクロ試料の変形挙動2015

    • 著者名/発表者名
      道下勝太, 岡本範彦, 乾晴行
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会(第157回)
    • 発表場所
      九州大学 伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [学会発表] 硬質金属間化合物およびセラミックス単結晶のマイクロピラー圧縮変形2015

    • 著者名/発表者名
      新貝康晴, 岸田恭輔, 乾晴行
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会(第157回)
    • 発表場所
      九州大学 伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [学会発表] 層状結晶構造を有する金属間化合物単結晶のマイクロピラー圧縮変形挙動2015

    • 著者名/発表者名
      桃野 将伍, 岸田 恭輔, 乾 晴行
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会(第157回)
    • 発表場所
      九州大学 伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [学会発表] CrMnFeCoNi高エントロピー合金のマイクロピラー圧縮試験による固溶強化量評価2015

    • 著者名/発表者名
      河村麻莉乃, 藤本修, 松野下裕貴, 岡本範彦, 乾晴行
    • 学会等名
      日本金属学会秋期講演大会(第157回)
    • 発表場所
      九州大学 伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [備考]

    • URL

      http://imc.mtl.kyoto-u.ac.jp/

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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