巨大歪勾配を伴う形状不変加工による金属材料の高強度・高延性化とその機構の解明

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20246103
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 梅本 実 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90111921)
• 研究分担者: 戸高 義一 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科・機械工学専攻, 准教授 (50345956)
• 連携研究者: 土谷 浩一 独立行政法人物質・材料研究機構, ハイブリッド材料センター, 研究員 (50236907)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 金属 / 巨大ひずみ / 強度 / 延性 / 歪勾配 / 高圧相 / ナノ結晶 / 変態

研究概要

本研究は、金属材料に巨大歪勾配を伴う形状不変加工法を使って巨大ひずみを与えることにより、高強度化と高延性化バランスに優れた材料を創り出す方法を明らかにすることを目的として行った。純Tiや純Zrではそのような加工が高強度高圧相を室温常圧で安定に残留させることを見出し、α相との複合化で高強度高延性化の方法を示した。また、オーステナイト系ステンレス鋼では結晶粒微細化強化、時効によるナノ析出強化と変態超塑性により高強度高延性化が実現できることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of high strength Cu-NbC composite conductor by high pressure torsion (2011)
  • 著者名/発表者名: B.D.Long, M.Umemoto, Y Todaka, R.Othman, H.Zuhailawati
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 528 ページ: 1750-1756
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural rejuvenation in a bulk metallic glass induced by severe plastic deformation (2010)
  • 著者名/発表者名: W.Dmowskia, Y.Yokoyama, Chuanga, Y.Renc, M.Umemoto, K.Tsuchiya, A.Inoue, T.Egami
  • 雑誌名: Acta Materialia Volume58, Issue2 ページ: 429-438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Work-Softening High Pressure Phase Formation and Powder Consolidation by HPT (2010)
  • 著者名/発表者名: Minoru Umemoto, Bui Duc Long, Yoshikazu Todaka, Koichi Tsuchiya
  • 雑誌名: Materials Science Forum Vols.654-656 ページ: 1205-1210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase Transformation and Annealing Behavior of SUS 304 Austenitic Stainless Steel Deformed by High Pressure Torsion (2010)
  • 著者名/発表者名: Innocent Shuro, Minoru Umemoto, Yoshikazu Todaka, Seiji Yokoyama
  • 雑誌名: Materials Science Forum Vols.654-656 ページ: 334-337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of strain amount on stabilization of ω-phase in pure Ti by severe plastic deformation under high-pressure torsion, 15th International Conference on the Strength of Materials (ICSMA-15) (2010)
  • 著者名/発表者名: Y Todaka, H Azuma, Y Ohnishi, H Suzuki, M.Umemoto
  • 雑誌名: Journal of Physics, Conference Series 240 ページ: 012113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of ZrAlNiCu bulk metallic glass composites containing pure copper particles by high-pressure torsion (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.F.Suna, H.Fujii, N.Tsuji, Y Todaka, M.Umemoto
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 492 ページ: 149-152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spark plasma sintering of mechanically alloyed in situ copper-niobium carbide composite (2010)
  • 著者名/発表者名: B.D.Long, R.Othman, M.Umemoto, H.Zuhailawati
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 505 ページ: 510-515
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Property Evolution during Annealing in HPTed SUS304 Austenitic Stainless Steel (2010)
  • 著者名/発表者名: Innocent Shuro, Minoru Umemoto, Yoshikazu Todaka, Ho-Hung Kuo, Hongcai Wang
  • 雑誌名: Materials Science Forum Vols.667-669 ページ: 589-592
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen embrittlement of submicrocrystalline ultra-low carbon steel produced by high-pressure torsion straining (2010)
  • 著者名/発表者名: Y Todaka, K.Morisako, M.Kumagai, Y.Matsumoto, M.Umemoto
  • 雑誌名: Advanced Materials Research Vols.89-91 ページ: 763-768
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heterogeneous process of disordering and structural refinement in Ni3Al during severe plastic deformation by high-pressure torsion (2010)
  • 著者名/発表者名: Ciuca, K.Tsuchiya, Y.Yokoyama, Y Todaka, M.Umemoto
  • 雑誌名: Materials Transactions Vol.51 ページ: 14-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] マルテンサイト鋼の高速ドリル加工によるドリル穴表層における超微細結晶粒組織形成とその力学特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 川畑雄士, Jinguo Li, 田中修二, 小栗和幸, 鈴木正, 梅本実, 土谷浩一
  • 雑誌名: 鉄と鋼 Vol.96 ページ: 21-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of CuZr(Al) bulk metallic glasses by highpressure torsion (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.F.Sun, T.Nakamura, Y Todaka, M.Umemoto, N.Tsuji
  • 雑誌名: Intermetallics Vol.17 ページ: 256-261
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tensile and fatigue properties of sub-microcrystalline ultra-low carbon steel produced by HPT-straining (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Todaka, H.Nagai,Y.Takubo, M.Yoshii, M.Kumagai, M.Umemoto
  • 雑誌名: International Journal of Materials Research Vol.100 ページ: 775-779
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of strain reversal in grain refinement by severe plastic deformation (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Orlov, Y Todaka, M.Umemoto, N.Tsuji
  • 雑誌名: Materials Science Eng.A Vol.499 ページ: 427-433
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plastic flow and grain refinement under simple shear-based severe plastic deformation processing (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Orlov, Y Todaka, M.Umemoto, Y.Beygelzimer, Z.Horita, N.Tsuji
  • 雑誌名: Materials Science Forum Vols.604-605 ページ: 171-178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of nanocrystallization and twinning on hardness in Ni3Al deformed by high-pressure torsion (2009)
  • 著者名/発表者名: O.Ciuca, K.Tsuchiya, Y.Yokoyama, Y Todaka, M.Umemoto
  • 雑誌名: Materials Transactions Vol.50 ページ: 1123-1127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of TiNi amorphous/nanocrystalline wires with high strength and elastic modulus by severe cold drawing (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Tsuchiya, Y.Hada, T.Koyano, K.Nakajima, M.Ohnuma, T.Koike, Y Todaka, M.Umemoto
  • 雑誌名: Scripta Materialia Vol.60 ページ: 749-752
  • 査読あり
• [雑誌論文] Texture evolution in pure aluminum subjected to monotonic and reversal straining in high pressure torsion (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Orlov, P.P.Bhattacharjee, Y Todaka, M.Umemoto, N.Tsuji
  • 雑誌名: Scripta Mater. Vol.60 ページ: 893-896
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanocrystallization of β-titanium Alloys by High-pressure Torsion, Processing and Fabrication Advanced Materials-XVIII (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Farjami, K.Tsuchiya, Y Todaka, M.Umemoto
  • 雑誌名: eds : M.Niinomi, M.Morinaga, M.Nakai, N.Bhatnagar, T.S.Srivatsan Vol.3 ページ: 1053-1060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Severe pastic deformation of Zr-Cu-Al metallic glass in As-cast and crystallized conditions, Processing and Fabrication Advanced Materials- XVIII (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Tsuchiya, S.Yamamoto, Y.Yokoyama, H.Kato, Y Todaka, M.Umemoto
  • 雑誌名: eds : M.Niinomi, M.Morinaga, M.Nakai, N.Bhatnagar, T.S.Srivatsan Vol.4 ページ: 1865-1874
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of hydrogen on mechanical properties of submicrocrystalline ultra-low carbon steel produced by highpressure torsion straining, Processing and Fabrication Advanced Materials-XVIII (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Morisako, Y Todaka, M.Kumagai, Y.Matsumoto, M.Umemoto
  • 雑誌名: eds : M.Niinomi, M.Morinaga, M.Nakai, N.Bhatnagar, T.S.Srivatsan Vol.4 ページ: 1875-1884
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-functionalization of mechanical property in Ti and Zr by pressure-induced phase transformation under high-pressure torsion straining, Processing and Fabrication Advanced Materials-XVIII (2009)
  • 著者名/発表者名: Y Todaka, H.Azuma, Y.Ohnishi, M.Umemoto
  • 雑誌名: eds : M.Niinomi, M.Morinaga, M.Nakai, N.Bhatnagar, T.S.Srivatsan Vol.4 ページ: 1895-1904
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural refinement of Ni3Al intermetallic compound by high-pressure torsion, Processing and Fabrication Advanced Materials-XVIII (2009)
  • 著者名/発表者名: O.Ciuca, K.Tsuchiya, Y.Yokoyama, Y Todaka, M.Umemoto
  • 雑誌名: eds : M.Niinomi, M.Morinaga, M.Nakai, N.Bhatnagar, T.S.Srivatsan Vol.4 ページ: 1915-1924
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of ultrafine-grained structure at worn surface in carbon steel by wearing process, Processing and Fabrication Advanced Materials-XVIII (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Koujina, Y Todaka, T.Yakushiji, H.Nagai, Y.Iguchi, M.Umemoto
  • 雑誌名: eds : M.Niinomi, M.Morinaga, M.Nakai, N.Bhatnagar, T.S.Srivatsan Vol.4 ページ: 1925-1932
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超強加工による炭素鋼中のセメンタイトの変形と分解 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 大野哲史, 鈴木真由美, 川畑雄士, 土谷浩一
  • 雑誌名: ふぇらむ Vol.14, No.1 ページ: 28
  • 査読あり
• [雑誌論文] 切削加工により鉄鋼材料表面に形成されたナノ結晶粒組織 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 李金国, 川畑雄士, 土谷浩一
  • 雑誌名: ふぇらむ Vol.14, No.1 ページ: 26
  • 査読あり
• [雑誌論文] ショットピーニングにより鉄鋼材料表面に形成したナノ結晶粒組織 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 渡辺幸則, 山崎歩見, 土谷浩一
  • 雑誌名: ふぇらむ Vol.14, No.1 ページ: 24
  • 査読あり
• [雑誌論文] HPT加工により作成したサブミクロン結晶粒IF 鋼の微細組織 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 好井美樹, 熊谷匡明, 土谷浩一
  • 雑誌名: ふぇらむ Vol.14, No.1 ページ: 14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of strain reversal in grain refinement by severe plastic deformation (2009)
  • 著者名/発表者名: Dmitry Orlova, Yoshikazu Todaka, Minoru Umemoto, Nobuhiro Tsuji
  • 雑誌名: Materials Science and Eng.A 499 ページ: 427-433
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of CuZr(Al) bulk metallic glasses by high pressure torsion (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.F.Sun, T.Nakamura, Y Todaka, M.Umemoto, N.Tsuji
  • 雑誌名: Intermetallics 17 ページ: 256-261
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of TiNi amorphous/nanocrystalline wires with high strength and elastic modulus by severe cold drawing (2009)
  • 著者名/発表者名: Koichi Tsuchiya, Yasufumi Hada, Tamotsu Koyano, Kiyomi Nakajima, Masahito Ohnuma, Tadahiro Koike, Yoshikazu Todaka, Minoru Umemoto
  • 雑誌名: Scripta Mater. 60 ページ: 749-752
  • 査読あり
• [雑誌論文] Texture evolution in pure aluminum subjected to monotonous and reversal straining in high-pressure torsion (2009)
  • 著者名/発表者名: Dmitry Orlov, Pinaki Prasad Bhattacharjee, Yoshikazu Todaka, Minoru Umemoto, Nobuhiro Tsuji
  • 雑誌名: Scripta Materialia 60 ページ: 893-896
  • 査読あり
• [雑誌論文] HPT加工により作製したサブミクロン結晶粒IF鋼の微細組織 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 好井美樹, 熊谷匡明, 土谷浩一
  • 雑誌名: ふぇらむ 14(1) ページ: 14
  • 査読あり
• [雑誌論文] ショットピーニングにより鉄鋼材料表面に形成したナノ結晶粒組織 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 渡辺幸則, 山崎歩見, 土谷浩一
  • 雑誌名: ふぇらむ 14(1) ページ: 24
  • 査読あり
• [雑誌論文] 切削加工により鉄鋼材料表面に形成したナノ結晶粒組織 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 李金国, 川畑雄士, 土谷浩一
  • 雑誌名: ふぇらむ 14(1) ページ: 26
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超強加工による炭素鋼中のセメンタイトの変形と分解 (2009)
  • 著者名/発表者名: 戸高義一, 梅本実, 大野哲史, 鈴木真由美, 川畑雄士, 土谷浩一
  • 雑誌名: ふぇらむ 14(1) ページ: 28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of strain path in high-pressure torsion process on hardening in commercial purity titanium, Mater. (2008)
  • 著者名/発表者名: Y Todaka, M.Umemoto, A.Yamazaki, J.Sasaki, K.Tsuchiya
  • 雑誌名: Transactions 49(1) ページ: 47-53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of high-pressure torsion straining conditions on microstructure evolution in commercial purity aluminum, Mater. (2008)
  • 著者名/発表者名: Y Todaka, M.Umemoto, A.Yamazaki, J.Sasaki, K.Tsuchiya
  • 雑誌名: Transactions 49(1) ページ: 47-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bulk submicrocrystalline x-Ti produced by high-pressure torsion straining (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Todaka, Jun Sasaki, Takayuki Moto, Minoru Umemoto
  • 雑誌名: Scripta Materialia 59 ページ: 615-618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strain Gradient Hardening and Pressure induced Phase Transformation of Metals by HPT (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Umemoto, Y Todaka, J.Sasaki, I.Shuro
  • 雑誌名: Materials Science Forum 584-586 ページ: 493-500
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tensile Property of Submicrocrystalline Pure Fe Produced by HPT-straining (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Todaka, Yoshii Miki, Minoru Umemoto, Chaohui Wang, Koichi Tsuchiya
  • 雑誌名: Materials Science Forum 584-586 ページ: 597-6028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversal straining to manage structure in pure aluminum under SPD (2008)
  • 著者名/発表者名: Dmitry Orlov, Pinaki Prasad Bhattacharjee, Yoshikazu Todaka, Minoru Umemoto, Nobuhiro Tsuji
  • 雑誌名: Materials Science Forum 584-586 ページ: 133-138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of In-situ Copper-Niobium Carbide Composite (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Zuhailawati, R.Othman, D.L.Bui, M.Umemoto
  • 雑誌名: AIP Conf.Proc. 989 ページ: 241-244
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystalline-to-amorphous transformation in intermetallic compounds by severe plastic deformation (2008)
  • 著者名/発表者名: 土谷浩一, T.Waitz, T.Hara, H.P.Karnthaler, Y.Todaka, M.Umemoto
  • 雑誌名: Proceedings, EMC2008 Materials Science 2 ページ: 385-386
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鉄鋼材料の表層超強加工による組織と特性変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 梅本実, 戸高義一、Li Jinguo
  • 雑誌名: 鉄と鋼(Tetsu-to-Hagane) 94(12) ページ: 616-628
  • 査読あり
• [雑誌論文] THE DYNAMIC PHASE TRANSFORMATION AND FORMATION OF NANOCRYSTALLINE STRUCTURE IN SUS304 AUSTENITIC STAINLESS STEEL SUBJECTED TO HIGH PRESSURE TORSION (2008)
  • 著者名/発表者名: J.G.Li, M.Umemoto, Y Todaka, K.Fujisaku, K.Tsuchiya
  • 雑誌名: Rev.Adv.Mater.Sci. 18 ページ: 577-582
  • 査読あり
• [学会発表] Bui Duc Long,Work-Softening, High Pressure Phase Formation and Powder Consolidation by HPT (2010)
  • 著者名/発表者名: Minoru Umemoto, Yoshikazu Todaka, Koichi Tsuchiya
  • 学会等名: The 7th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing
  • 発表場所: オーストラリア・ケアンズ(H22年度他22件)
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Mechanical Properties Of Submicrocrystalline If Steel Produced By HPT-Straining (Invited) (2009)
  • 著者名/発表者名: Y Todaka, H.Nagai, Y.Takubo, M.Yoshii, M.Kumagai, M.Umemoto
  • 学会等名: International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC'2009)
  • 発表場所: Germany, Dresden(H21年度他37件)
  • 年月日: 20090825-20090829
• [学会発表] Strain Gradient Hardening and Pressure induced Phase Transformation of Metals by HPT (2008)
  • 著者名/発表者名: Minoru Umemoto
  • 学会等名: Materials Science & Technology2008Conference and Exhibition (MS&T'08)
  • 発表場所: Pittsburgh, USA(H20年度他32件)
  • 年月日: 2008-10-08
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://martens.me.tut.ac.jp/research/index.html