| 研究課題/領域番号 |
17H03433
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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 |
上路 林太郎 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (80380145)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 構造材料 / 組織制御 / 鉄鋼材料 / 力学特性 / 界面 |
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| 研究実績の概要 |
構造用金属材料において成形性を有しつつ強靭化を図ることは、安全性向上や小型化を通じて、環境規制への対応や資源節約を実現する方策であり、工業分野の基本課題である。この課題に対する解決策として、高強度で成形性に優れた金属材料を得るための組織の革新的理想像として、日本刀の造り込みから着想した「日本刀型鋼板」を新たに提案する。ここでは日本刀型鋼板を、「サブミリメートルスケールの層厚さを有する軟質低炭素鋼層と硬質高炭素鋼層からなるサンドイッチ型複合材料」と定義する。
熱間加工により日本刀型鋼板の試作し、力学特性評価と組織評価を実施し、強度と延性・加工性と組織の対応を明らかにした。サンプル作製を行い、不明な点が多い組織評価を行うとともに、層界面を比較的シンプルな構造とした場合の有限要素解析を行なった。
材料創成として、低炭素鋼と中炭素鋼の、板幅25ｍｍ×長さ45ｍｍであり1ｍｍから4ｍｍまでの各種板厚を実験に供した。板厚中心部に軟質の低炭素鋼を配置し、表層部に硬質の高炭素鋼を添えた軟芯材および逆の配置を有する硬芯材を作製した。積層したものはボルトなどで仮止めした上で、アンビルを用いた高温平面ひずみ圧縮した。高温圧縮は下部組織の残存しにくいオーステナイト単層高温域で実施するため、また、薄板であり冷却速度は板厚方向に均一であるため、圧縮材の組織は、冷却中の相変態により決まる。
積層材を評価するため室温引張試験、硬さ試験および背面反射電子線回折図形(EBSD)測定システムを備えた走査型電子顕微鏡により行った。数値計算により界面に生じる力学的相互作用の定量的評価を試みた。積層材の引張試験片モデルを作成し、各層単独の応力ひずみ曲線を各層の構成方程式として割り当てて、準静的引張変位を与えた際の界面近傍の応力状態を有限要素計算等により求めた。
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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
当初計画通りに進捗しており、本研究の最大の不確定要素であった日本刀型鋼板の作製方法を確立できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究実績で示した結果を論文等により公表する。また、界面に関して形態等を制御する方法の確立を目指し、研究の深化を図る。
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