巨大ひずみが開拓する高密度格子欠陥新材料

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18062006
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 堀田 善治 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20173643)
• 研究分担者: 大橋 鉄也 北見工業大学, 工学部, 教授 (80312445) ; 加藤 雅治 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (50161120) ; 中谷 彰宏 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50252606) ; 森永 正彦 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50126950) ; 香山 正憲 独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 上席研究員 (60344157)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: 巨大ひずみ / 高密度格子欠陥 / 形状不変加工 / 材料メカニックス / マルチスケール計算

研究概要

本領域研究では、(I)巨大ひずみによる高密度格子欠陥の導入と微細組織形成過程の定量的理解、および(II)巨大ひずみ材料のメカニクス(力学応答)に対する理解(特に、高強度と高延性の両立について)の2点を課題目標として研究を行った。本領域研究は、構造化グループ(A01班)、メカニクス体系化グループ(A02班)、階層化グループ(A03班)の3班で構成され、各班内でいずれも実験と計算の両面からメンバーが緊密に連携して現象把握に努めた。スケール的にもマクロからミクロ、メゾ、ナノ、原子・電子レベルまで網羅できる構成とした。本領域研究では、共通試料を設け、有機的な連携を図って推進した。

研究成果

• [雑誌論文] Universal Plot for Hardness Variation in Pure Metals Processed by High-Pressure Torsion (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Edalati, Z. Horita
  • 雑誌名: Mater.Trans. 51 ページ: 1051-1054
  • 査読あり
• [雑誌論文] 解説巨大ひずみ加工による超微細組織制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀田善治
  • 雑誌名: 軽金属 第60巻第3号 ページ: 134-141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructural evolution in pure aluminum in the early stages of processing by high-pressure torsion (2010)
  • 著者名/発表者名: C. Xu, Z. Horita, T.G.Langdon
  • 雑誌名: Materials Transactions. 51 ページ: 2-7
• [雑誌論文] High-Pressure Torsion of Machining Chips and Bulk Discs of Amorphous Zr50Cu30Al10Ni10 (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Edalati, Y. Yokoyama, Z. Horita
  • 雑誌名: Materials Transactions. 51 ページ: 23-26
• [雑誌論文] High-pressure torsion of hafnium (2010)
  • 著者名/発表者名: K Edalati, Z. Horita, Y. Mine
  • 雑誌名: Materials Science Engineering A527 ページ: 2136-2141
• [雑誌論文] Micorstructural Evolution in Pure Aluminum Processed by High-Pressure Torsion (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ito, Z. Horita.
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 503 ページ: 32-36
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variation of Mechanical Properties and Microstructures with Equivalent Strain in Pure Fe Processed by High Pressure Torsion (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Edalati, T. Fujioka, Z. Horita
  • 雑誌名: Materials Transactions 50 ページ: 44-50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of High-Pressure Sliding for Microstructural Refinement of Rectangular Metallic Sheets (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Fujioka, Z. Horita
  • 雑誌名: Materials Transactions 50 ページ: 930-933
  • 査読あり
• [雑誌論文] Softening and Microstructural Coarsening without Twin Formation in FCC Metals with Low Stacking Fault Energy after Processing by High-Pressure Torsion (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Matsunaga, Z. Horita
  • 雑誌名: Materials Transactions 50 ページ: 1633-1637
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray Microdiffraction and Strain Gradient Crystal Plasticity Studies of Geometrically Necessary Dislocations Near a Ni Bicrystal Grain Boundary (2009)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Ohashi, Rozaliya Barabash, Judy W Pang, Gene E Ice, Oleg M Barabash
  • 雑誌名: Int. J. Plasticity vol.25 ページ: 920-941
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermally activated dislocation depinning at a grain boundary in nanocrystalline and ultrafine-grained materials (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Kato
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 516 ページ: 276-282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature and Strain Rate Dependence of Flow Stress in Severely Deformed Copper by Accumulative Roll Bonding (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kunimine, N. Takata, N. Tsuji, T. Fujii, M. Kato, S. Onaka
  • 雑誌名: Mater.Trans. 50 ページ: 64-69
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclic Deformation Behavior of Ultra-Fine Grained Copper Produced by Equal Channel Angular Pressing (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Furukawa, T. Fujii, S. Onaka, M. Kato
  • 雑誌名: Mater.Trans. 50 ページ: 70-75
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Pressure Torsion Using Ring Specimens (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Harai, Y. Ito, Z. Horita
  • 雑誌名: Scripta Materialia 58 ページ: 469-482
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructure and Mechanical Properties of Pure Cu Processed by High Pressure Torsion (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Edalati, T. Fujioka, Z. Horita
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 497 ページ: 168-173
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Dislocation Bow-Out Model for Yield Stress of Ultra-Fine Grained Crystals (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Kato, T. Fujii, S. Onaka
  • 雑誌名: Mater.Trans. 49 ページ: 1278-1283
• [雑誌論文] Assessment of Strain Energy byMeasuring Dislocation Density in Copperand Aluminium Prepared by ECAP and ARB (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Murata, I. Nakaya, M. Morinaga
  • 雑誌名: Materials Transactions 49No.1 ページ: 20-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] 金属中の結晶粒界の機械的性質の第一原理計算:局所エネルギー密度・応力密度を用いた解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 香山正憲, 王如志, 田中真悟, 田村友幸, 石橋章司
  • 雑誌名: 計算工学講演会論文集 13 ページ: 559-562
• [雑誌論文] A Multiscale Approach for Modeling Scale-Dependent Yield Stress in Polycrystalline Metals (2007)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Ohashi, Masato Kawamukai, Hussein Zbib
  • 雑誌名: Int. J. Plasticity vol.23 ページ: 897-914
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Evolution of Homogeneity in Processing by High-Pressure Torsion (2007)
  • 著者名/発表者名: C. Xu, Z. Horita, T.G.Langdon
  • 雑誌名: Acta Materialia 55 ページ: 203-212
  • 査読あり
• [学会発表] Conditions for Grain Refinement Using Severe Plastic Deformation (2009)
  • 著者名/発表者名: Z. Horita
  • 学会等名: The International Symposium on Bulk Nanostructured Materials (BNM2009): from Fundamentals to Innovations, 2009, USATU, Ufa, Russia
  • 発表場所: Keynote speaker
  • 年月日: 20090921-20090925
• [学会発表] 金属粒界の界面結合と機械的性質の第一原理計算 (2009)
  • 著者名/発表者名: 香山正憲
  • 学会等名: 日本金属学会2009年春期大会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] 巨大ひずみ加工によるナノ組織材料の特性解明のためのマクロ・メゾ・ミクロシミュレーション (2009)
  • 著者名/発表者名: 大橋鉄也
  • 学会等名: 金属学会2008年度春季大会シンポジウム「計算科学のフロンティア:新たな飛躍を目指して」
  • 発表場所: 東工大大岡山
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Grain Refinement of Pure Metals Using High-Pressure Torsion (2008)
  • 著者名/発表者名: Z. Horita
  • 学会等名: International Symposium on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM-2008)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20081121-20081124
• [学会発表] A Multiscale Modeling of Grain Boundary Characteristics in Aluminum (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Nakatani, Y. Mukudai
  • 学会等名: International Symposium on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM-2008)
  • 発表場所: Fukuoka.
  • 年月日: 20081121-20081124
• [学会発表] Molecular dynamics study of ductile fracture near crack tip field in nanocrystalline aluminum (2008)
  • 著者名/発表者名: C. Urabe, T. Ogawa, A. Nakatani
  • 学会等名: International Symposium on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM-2008)
  • 発表場所: Fukuoka.
  • 年月日: 20081121-20081124
• [学会発表] Measurementof Dislocation Density in Copper and Aluminium Prepared by ECAP and ARB Processes by Means of a Conventional X-Ray Profile Analysis (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Murata, M. Morinaga
  • 学会等名: International Symposium on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM-2008)
  • 発表場所: Fukuoka (Keynote lecture)
  • 年月日: 20081100
• [学会発表] Use of Ring Sample for High- Pressure Torsion and Microstructural Evolution with Equivalent Strain. (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ito, Y. Harai, T. Fujioka, K. Edalati, Z. Horita
  • 学会等名: The 4th International Conference on Nanomaterials by Severe Plastic Deformation (NanoSPD4)
  • 発表場所: Goslar, Germany
  • 年月日: 20080818-20080822
• [学会発表] First-Principles Study of the Mechanical Properties of Metallic Grain Boundaries using Local Energy Density and Local Stress Density (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Kohyama
  • 学会等名: Materials Research Society 2008 Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2008-12-04
• [学会発表] Temperature and Strain Rate Dependence of Flow Stress in Severely Deformed Copper by Accumulative Roll Bonding (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kunimine, N. Takata, N. Tsuji, T. Fujii, M. Kato, S. Onaka
  • 学会等名: International Symposium on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM-2008)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan.
  • 年月日: 2008-11-23
• [学会発表] Cyclic Deformation Behavior of Ultra-Fine Grained Copper Produced by Equal Channel Angular Pressing (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Furukawa, T. Fujii, S. Onaka, M. Kato
  • 学会等名: International Symposium on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM-2008)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan.
  • 年月日: 2008-11-23
• [学会発表] First-Principles Study of the Bonding and Mechanical Properties of Grain Boundaries in Fcc Metals (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Kohyama
  • 学会等名: International Symposium on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM2008)
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2008-11-23
• [学会発表] Thermal Activation Process during Dislocation Bow Out at a Grain Boundary in Nanocrystals and Ultra-fine-Grained Materials (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Kato
  • 学会等名: International Symposium on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM-2008)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan.
  • 年月日: 2008-11-22
• [学会発表] Some Discussions on the Grain Boundary Effects on the Mechanical Properties of Ultrafine Grained Polycrystals (2008)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Ohashi, Tomotaka Ogasawara, Mitsutoshi Kuroda
  • 学会等名: Int. Symp. Giant Straining Process for Advanced Materilas GSAM-2008, Fukuoka
  • 発表場所: Keynote talk
  • 年月日: 2008-11-21
• [学会発表] 金属粒界の強度特性の第一原理解析:Al粒界とCu粒界 (2008)
  • 著者名/発表者名: 香山正憲
  • 学会等名: 日本機械学会第21回計算力学講演会
  • 発表場所: 琉球大学
  • 年月日: 2008-11-01
• [学会発表] Numerical Modeling of Dislocation-Grain Boundary Interaction and Continuum Mechanics Analyses for Mechanical Properties of Fine Grained Metals (2008)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Ohashi, Ryota Tsugawa, Tomotaka Ogasawara
  • 学会等名: The 4th International Conference on Nanomaterials by Severe Plastic Deformation, Goslar
  • 発表場所: Germany
  • 年月日: 2008-08-18
• [学会発表] 結晶塑性理論における結晶粒微細化と強度 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大橋鉄也
  • 学会等名: 金属学会公募テーマシンポジウム「構造金属材料の力学的特性を支配する原理原則-鉄鋼編-」
  • 発表場所: 武蔵工業大学
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] Conditions for Grain Refinement Using Severe Plastic Deformation. (2007)
  • 著者名/発表者名: Z. Horita
  • 学会等名: The International Symposium on Bulk Nanostructured Materials (BNM2007): from Fundamentals to Innovations, 2007
  • 発表場所: USATU, Ufa, Russia
  • 年月日: 20070814-20070818
• [学会発表] First-Principles Study of Configurations and Mechanical Properties of Metallic Grain Boundaries: Comparison Between Aluminum and Copper Grain Boundaries (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Kohyama
  • 学会等名: The Sixth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing
  • 発表場所: Jeju, Republic of Korea
  • 年月日: 2007-11-06
• [学会発表] ミクロ・メゾシミュレーションによる微細粒多結晶体の変形解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 大橋鉄也
  • 学会等名: 日本金属学会公募シンポジウム「巨大ひずみ材料の特異なメカニクス」
  • 発表場所: 千葉工業大学津田沼キャンパス
  • 年月日: 2007-03-29
• [図書] 金属材料の加工と組織 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森永正彦、古原忠、戸田裕之
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 機械の研究(単結晶塑性と多結晶塑性, vol.59) (2007)
  • 著者名/発表者名: 大橋鉄也
  • 総ページ数: 823-833
• [図書] 機械の研究(単結晶塑性と多結晶塑性, vol.59) (2007)
  • 著者名/発表者名: 大橋鉄也
  • 総ページ数: 949-956
• [図書] Nanomaterials by Severe Plastic Deformation (2006)
  • 著者名/発表者名: Edited by Z. Horita
  • 出版者: Trans Tech. Publications LTD.
• [図書] Ultrafine Grained Materials IV (2006)
  • 著者名/発表者名: Edited by Y.T. Zhu, T.G. Langdon, Z. Horita, M.J. Zehetbauer, S. L Semiatin, T.C. Lowe
  • 出版者: The Mineral, Metals &Materials Society
• [備考]
  • URL: http://zaiko6.zaiko.kyushu-u.ac.jp/spd/index_e.html
• [産業財産権] ひずみ印加方法及びひずみ印加装置 (2007)
  • 発明者名: 堀田善治
  • 権利者名: 堀田善治
  • 産業財産権番号: 2007-210794
  • 出願年月日: 2007-08-13