点欠陥を骨組みとする新しい同素変態―鉄鋼材料の新たな高強度化法の開拓

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H00309
• 研究機関: 島根大学
• 研究代表者: 荒河 一渡 島根大学, 学術研究院理工学系, 教授 (30294367)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 点欠陥 / 転位 / 鉄 / 透過電子顕微鏡

研究実績の概要

本研究は、透過電子顕微鏡法を駆使して、鉄における微小点欠陥集合体である「欠陥同素体」についての基礎的問題を解明することを目的とする。本研究は、点欠陥が導入される幅広い過程における微細組織発達を理解する上での基盤となるものである。
本年度は、鉄合金における「欠陥同素体」を透過電子顕微鏡によって観察するために必要な実験条件を調べた。微小な「欠陥同素体」を観察するには、試料表面の酸化膜をほぼ完ぺきに除去する必要があることを明らかにした。高真空もしくは還元ガス環境において高エネルギー電子ビームを鉄合金へ照射し、ビームエッチングによる試料表面の酸化膜の剥離が起こり得る照射条件の実現に成功した。その結果、鉄合金における酸化膜の剥離プロセスおよび「欠陥同素体」の生成・成長プロセスの高分解能観察に成功した。

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

本年度までに、鉄合金における、「欠陥同素体」を透過電子顕微鏡によって高分解能観察するために必要な実験条件を見出すことに成功した。また、微小点欠陥集合体と転位の相互作用を調べるための基盤を構築した。

今後の研究の推進方策

引き続き、鉄合金における微小点欠陥集合体の生成・成長プロセスおよび微小点欠陥集合体と転位間相互作用の透過電子顕微鏡観察を進める。

研究成果

• [国際共同研究] CEA-Saclay(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CEA-Saclay
• [国際共同研究] UKAEA(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: UKAEA
• [雑誌論文] Hydrogen Effects on the Migration of Nanoscale Cavities in Iron (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Arakawa, A. Kageyama, H. Hiroshima, H. Yasuda, S. Ogata
  • 雑誌名: ISIJ International 巻: 61 ページ: 2305-2307
  • DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2021-140
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Perspectives on Multiscale Modelling and Experiments to Accelerate Materials Development for Fusion (2021)
  • 著者名/発表者名: M.R. Gilbert, K. Arakawa, et al.
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Materials 巻: 554 ページ: 153113(31pages)
  • DOI: 10.1016/j.jnucmat.2021.153113
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 金属中欠陥の量子拡散のTEMその場観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 雑誌名: 顕微鏡 巻: 56 ページ: 143-146
  • DOI: 10.11410/kenbikyo.56.3_143
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] In-situ TEM of Quantum De-trapping and Transport of Heavy Defects in Tungsten (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Arakawa, Mihai-Cosmin Marinica, Steven Fitzgerald, Laurent Proville, Duc Nguyen-Manh, Sergei L. Dudarev, Pui-Wai Ma, Thomas D. Swinburne, Alexandra M. Goryaeva, Tetsuya Yamada, Shigeo Arai, Tetsuya Yasuda, Hirotaro Mori
  • 学会等名: TMS 2022 Annual Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] In-situ TEM of the Interaction between Screw Dislocations and Dislocation Loops in Iron (2021)
  • 著者名/発表者名: Kazuto Arakawa, Takahito Inoue, Yutaka Sugimoto
  • 学会等名: International Conference on Fusion Reactor Materials (ICFRM-20)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 金属の変形素過程の透過電子顕微鏡その場観察 (2021)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本熱処理技術協会第 92 回 (2021 年秋季) 講演大会 田村・川嵜記念講演
  • 招待講演
• [学会発表] TEMその場観察による金属における格子欠陥挙動の研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第34回秋季シンポジウム 先進的な構造科学と分析技術
  • 招待講演
• [学会発表] 透過電子顕微鏡による金属における格子欠陥のダイナミクスの研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第3回資源・環境関連材料部会討論会
  • 招待講演
• [学会発表] TEM その場観察による金属における格子欠陥挙動の研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 荒河一渡
  • 学会等名: 日本材料学会 マルチスケール材料力学部門 第69期第 5 回部門委員会
  • 招待講演
• [備考] 透過型電子顕微鏡法による固体内局所構造の研究
  • URL: http://tem-defect.jp/index.html