| 研究課題/領域番号 |
20K20968
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| 研究機関 | 公益財団法人高輝度光科学研究センター |
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研究代表者 |
豊川 秀訓 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 放射光利用研究基盤センター, 特別嘱託研究職員 (60344397)
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| 研究分担者 |
鈴木 賢治 新潟大学, 人文社会科学系, 教授 (30154537)
菖蒲 敬久 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, サブリーダー (90425562)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| キーワード | 白色Ｘ線回折 / Ｘ線応力測定 / 材料深部顕微鏡法 / 2次元検出器 |
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| 研究実績の概要 |
この四半世紀を見ると、シミュレーション技術の進歩により、材料の変形や応力の挙動もリアルかつビジュアルに表現できるようになった。新たな製造・加工方法の出現と相補的にかみ合いながら、革新的な製品が創出されていることは論を俟たない。しかし、溶融・凝固過程を実際に観察し、その現象からメカニズムを理解することは、遅々として進んでいない。本研究においては、白色Ｘ線回折による材料深部顕微鏡法を開発し、溶接直後の凝固冷却中の応力の動的測定に挑戦する。これまで報告事例がない高温割れが発生する高温領域のひずみを実測する本申請は、シミュレーションから直接観察によるメカニズム解明へと、材料科学の方法論の変革・転換を図り、これによる新機能材料開発を飛躍的に発展させる。
白色Ｘ線マイクロビームを用いる本手法は、回折条件に合致した波長成分による回折が必ず得られ、サンプルの形状・サイズに制限ないことが特長で、溶融・凝固過程観察だけでなく、これまで困難であった様々な実材料のオペランド計測を実現するポテンシャルを有する。実験は大型放射光施設SPring-8の白色Ｘ線回折ビームラインBL14B1で実施し、本研究で開発するハイブリッド型CdTeピクセル検出器および保有のTIG溶接機を持ち込んで行う。溶接時の凝固過程では液相から固相が生成する。液相では等方的に広がった散乱線が計測され、その後、初晶を核としたデンドライト成長が回折斑点として現れ、最終的に液相が消えて凝固が完了する。
研究期間は２年間とし、本年度はハイブリッド型CdTeピクセル検出器開発を主眼とし、材料深部顕微鏡法に必要な主要装置開発を実施した。これにより、最終年度となる次年度には、溶接装置による実証実験を計画通り行う準備を整えた。
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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
大型放射光施設SPring-8の白色Ｘ線回折ビームラインBL14B1において、溶接材料深部の静的観察を実施し、主要な検出器開発及び解析ソフトウエア開発を計画通り完了した。
ただし、検出器と溶接機との連動による動的観察に必要な制御装置開発は、新型コロナウイルス感染予防措置による遅延が発生しており、次年度に集中して実施することとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
大型放射光施設SPring-8での本実験に向け、当初は予定していなかったラボＸ線を利用した測定を相補的に実施して、最終年度の実施計画を加速させる。最終的に、白色Ｘ線回折による材料深部顕微鏡法を開発し、溶接直後の凝固冷却中の応力の動的測定に挑戦する。これまで報告事例がない高温割れが発生する高温領域のひずみを実測する本申請は、シミュレーションから直接観察によるメカニズム解明へと、材料科学の方法論の変革・転換を図り、これによる新機能材料開発を飛躍的に発展させる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
動的観察に必要な検出器と溶接装置との連動制御開発については、新型コロナウイルス感染予防対策による遅延があり、次年度に集中して実施することとした。
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