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2019 年度 実績報告書

格子欠陥エンジニアリングによる加工誘起マルテンサイト変態の制御と基礎原理の確立

研究課題

研究課題/領域番号 17H04957
研究機関東北大学

研究代表者

山中 謙太  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (30727061)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード金属材料 / 格子欠陥 / マルテンサイト変態 / 中性子回折 / X線回折
研究実績の概要

本研究では、構造用金属材料において加工誘起マルテンサイト変態に及ぼす母相内の格子欠陥の影響とその制御について、主に実験的に明らかにすることを目的としている。
2019年度は、これまで主に研究に用いてきた生体用Co-Cr-Mo合金、チタン合金に加えて、加工誘起fcc → hcpマルテンサイト変態を示す準安定ハイエントロピー合金についても研究を行った。同一組成において転位組織を変化させた初期組織(fcc母相)を作製した。格子欠陥の密度、分布をTEMを用いて観察するとともに、J-PARCのiMATERIA (BL20)で中性子回折実験を行い、Convolutional Multiple Whole Profile (CMWP)法に基づくラインプロファイル解析により定量化した。また、チャンバー内に設置した引張試験機を用いて塑性変形中のその場中性子回折測定を行い、異なるひずみ量において転位組織を前述のCMWP法、相分率・結晶方位分布(集合組織)をRietveld Texture Analysis (RTA)によりそれぞれ定量解析することで、加工誘起マルテンサイト変態と転位組織発達のダイナミクスを明らかにした。なお、2019年度はJ-PARCの設備トラブルによりビームタイムが2020年1月および3月に後ろ倒しになり、2020年5月時点で全てのデータ解析が完了していないが、初期組織の格子欠陥と相変態・塑性変形の関係についてこれまでにない定量的なデータを蓄積することに成功している。
一方、ハイエントロピー合金のその場中性子回折測定、さらにはCMWP、RTAを用いた組織定量解析はこれまで研究例が少なく、測定・解析手法の面からも重要な経験・知見を蓄積することができた。HEAの塑性変形中のその場中性子測定データの解析では構成相の弾性特性が解析精度の面で極めて重要であることを確認した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 8件、 招待講演 4件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] INSA Lyon/Claude Bernard University Lyon 1/IMT Mines Albi(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      INSA Lyon/Claude Bernard University Lyon 1/IMT Mines Albi
  • [国際共同研究] Indonesian Institute of Sciences(インドネシア)

    • 国名
      インドネシア
    • 外国機関名
      Indonesian Institute of Sciences
  • [国際共同研究] University of Texas at El Paso(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Texas at El Paso
  • [雑誌論文] Influence of interatomic interactions on the mechanical properties of face-centered cubic multicomponent Co-Ni-Cr-Mo alloys2020

    • 著者名/発表者名
      Jiaxiang Li, Kenta Yamanaka, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Materialia

      巻: 12 ページ: in press

    • DOI

      10.1016/j.mtla.2020.100742

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of high-strength Co-Cr-Mo alloy rods via hot-caliber rolling2020

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Kazuo Yoshida, Sandra Balvay, Daniel Hartmann, Damien Fabregue, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Materialia

      巻: 12 ページ: in press

    • DOI

      10.1016/j.mtla.2020.100729

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Favorable modulation of osteoblast cellular activity on Zr‐modified Co-Cr-Mo alloy: The significant impact of zirconium on cell-substrate interactions2020

    • 著者名/発表者名
      Na Gong, Ivan Montes, Krishna C. Nune, R. Devesh Kumar Misra, Kenta Yamanaka, Manami Mori, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials

      巻: 108 ページ: 1518-1526

    • DOI

      10.1002/jbm.b.34499

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Corrosion-resistant carbide-reinforced martensitic steel by Cu modification2019

    • 著者名/発表者名
      Chen Zhang, Kenta Yamanaka, Huakang Bian, Akihiko Chiba
    • 雑誌名

      npj Materials Degradation

      巻: 3 ページ: 30

    • DOI

      10.1038/s41529-019-0092-3

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Preparation of high-strength Co-Cr-Mo alloy rods via multi-pass hot-caliber rolling2020

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanaka, A. Chiba, D. Hartmann, D. Fabregue
    • 学会等名
      LyonSE&N - ELyT - IARI Workshop 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Partitioning Treatment on the Mechanical Behavior of an Additively Manufactured Ti-6Al-4V Alloy2020

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanaka, M. Mori, Y. Onuki, S. Sato, A. Chiba
    • 学会等名
      TMS2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Strengthening of Transformation-induced Plasticity-assisted High Entropy Alloy via Interstitial Nitrogen2020

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanaka, M. Mori, Y. Onuki, S. Sato, A. Chiba
    • 学会等名
      TMS2020
    • 国際学会
  • [学会発表] In situ synchrotron X-ray diffraction line-profile analysis of additively manufactured Ti-6Al-4V alloy under tensile deformation2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Asumi Kuroda, Miyu Itoh, Manami Mori, Takahisa Shobu, Shigeo Sato, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      The 14th World Conference on Titanium (Ti-2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase transformation and evolution of dislocation structure in the β phase of Ti-17 alloy during hot deformation2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Manami Mori, Hiroaki Matsumoto, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      The 14th World Conference on Titanium (Ti-2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Additive manufacturing of an equiatomic AlCoCrFeNi high-entropy alloy with electron beam melting2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka, Hiroshi Shiratori, Tadashi Fujieda, Kosuke Kuwabara, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      The 10th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM10)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An abnormal increase in mechanical strengths at 45 and 55 mass% Ni of multicomponent Co-Ni-Cr-Mo alloys2019

    • 著者名/発表者名
      Jiaxiang Li, Kenta Yamanaka, Akihiko Chiba
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Creation of Life Innovation Materials for Interdisciplinary and International Researcher Development (iLIM-4)
    • 国際学会
  • [学会発表] Deformation behavior of Ti-6Al-4V alloys additively manufactured with electron beam melting2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yamanaka
    • 学会等名
      Sendai Albi Knowledge in Engineering Seminars (SAKES)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生体用Co-Cr-Mo合金の耐食性に及ぼす加工熱処理の影響2019

    • 著者名/発表者名
      森 真奈美, 山中 謙太, Ika Karitika, Moch. Syaiful Anwar, 佐藤 成男, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本塑性加工学会 2019年度塑性加工春季講演会
  • [学会発表] 電子ビーム積層造形により作製したTi-6Al-4V合金の組織と材料特性2019

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太
    • 学会等名
      日本塑性加工学会 生体医療材料先進加工技術研究委員会 研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 中性子回折を用いた高耐食性炭化物強化マルテンサイト鋼の組織最適化2019

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太, 張 宸, 森 真奈美, 卞 華康, 小貫 祐介, 佐藤 成男, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第178回秋季講演大会シンポジウム 茨城県中性子利用研究会令和元年度第3回iMATERIA研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 電子ビーム積層造形により作製したTi-6Al-4V合金の力学特性に及ぼす二相域焼鈍の影響2019

    • 著者名/発表者名
      山中 謙太, 森 真奈美, 小貫 祐介, 佐藤 成男, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会 2019年秋期講演大会
  • [学会発表] 生体用Co-Cr-Mo合金の耐食性に及ぼす熱間加工の影響2019

    • 著者名/発表者名
      森 真奈美, 山中 謙太, Ika Karitika, Moch. Syaiful Anwar, 千葉 晶彦
    • 学会等名
      日本金属学会 2019年秋期講演大会
  • [備考] 東北大学研究者紹介

    • URL

      http://db.tohoku.ac.jp/whois/detail/82483b36a80cd6391159320edc4f20bb.html

  • [備考] 東北大学金属材料研究所加工プロセス工学研究部門ウェブページ

    • URL

      http://www.chibalab.imr.tohoku.ac.jp

  • [備考] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/7000010084

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公開日: 2021-01-27  

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