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2011 年度 実績報告書

ナノ・メゾ調和組織制御による高機能材料の創製と評価

研究課題

研究課題/領域番号 21360344
研究機関立命館大学

研究代表者

飴山 惠  立命館大学, 理工学部, 教授 (10184243)

研究分担者 坂根 政男  立命館大学, 理工学部, 教授 (20111130)
鳥山 寿之  立命館大学, 理工学部, 教授 (30227681)
張 聖徳  立命館大学, 理工学部, 助教 (00454520)
キーワード調和組織 / 強度 / 延性 / 靱性 / 2相組織 / チタン合金 / 鉄合金 / セラミックス
研究概要

本研究は、金属、ならびにセラミックス材料を「ナノ・メゾ調和組織制御」により高機能化し、その高機能化メカニズムを明らかにすることを目的として実施した。
金属材料では、純Ti、Ti-6Al-4V、Ti-Al、SUS304L、SUS316L、SUS430、SUS329J1、Cuについて詳細な検討を行った。その結果、以下のことを明らかとした。
1. 粉末表層部超強加工は、定性的には積層欠陥エネルギーが比較的小さい材料、また、塑性変形能が低い材料の方が比較的容易であることが明らかとなった。
2. 延性に富む粉末では粉末粒子寸法が50ミクロン程度以下となると、ボールミルでは表面への超強加工が困難となる。このような場合、高速衝突加工であるジェットミルによる加工が有効であることが明らかとなった。
3. 2相組織を構成するSUS329J12相ステンレス鋼では、表層加工部に選択的により微細な(α+γ)microduplex組織が形成されることにより、焼結時に超塑性変形が起こって焼結が促進されることが明らかとなった。すなわち、より低温度での焼結が可能となることを見い出した。
4. FRACTA法による破断部の3次元画像解析により、ナノ・メゾ構造を有する材料の破壊挙動を詳細に検討し、ナノ・メゾ調和組織材料では脆性的な破断を抑制する組織が局所的に存在していることが示唆され、このような微視的構造が大きな延性に結びついている可能性があることを明らかにした。
セラミックス材料については、調和構造を持つセラミックス材料が高強度と高靱性を併せ持つことを見いだした。
セラミックス材料では、SiC/ZrO2、Al2O3/YSZ、Si3N4/ZrO2のセラミックス複合体を対象に、ナノ・メゾ調和組織の組織と機械的性質を詳細に検討した。セラミックス材料中の微細粒子の中に粗大粒子が分散することにより亀裂が屈曲して進むことで亀裂進展速度が抑制され、その結果、靱性が向上することを明らかにした。この研究成果を特許出願した。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (12件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of SiO2 Particles on Deformation of Mechanically Milled Water-Atomized SUS304L Powder Compacts2012

    • 著者名/発表者名
      Zhe Zhang, Muhammad Rifaii, Hiroshi Kobayakawa, Octav Paul Ciuca, Hiroshi Fujiwara, Akira Ueno, Kei Ameyama
    • 雑誌名

      J.Materials Transactions

      巻: 53 ページ: 109-115

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Creation of Harmonic Structure Materials with Outstanding Mechanical Properties2012

    • 著者名/発表者名
      Kei Ameyama, Hiroshi Fujiwara
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 706-709 ページ: 9-16

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical Properties of Hot-Pressed Compacts Made by Alumina Particle Dispersion Magnesium Powders2012

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Kawamori, Kiyoshi Kuroda, Hiroshi Fujiwara, Kei Ameyama
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 53 ページ: 1915-1920

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of ParticleMorphology on Sinterability of SiC-ZrO2 in Microwave2012

    • 著者名/発表者名
      Lydia Anggraini, Kei Ameyama
    • 雑誌名

      Journal of Nanomaterials

      巻: 2012 ページ: 1

    • DOI

      vol.2012,Article ID741214,8pages.doi:10.1155/2012/741214

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of ultrafine-grained Ti-(5-50wt.%)Al2O3 composites using high-pressure torsion2011

    • 著者名/発表者名
      K.Edalati, H.Iwaoka, Z.Horita, M.Tanaka, K.Higashida, H.Fujiwara, K.Ameyama
    • 雑誌名

      J.Kovove Mater

      巻: 49 ページ: 85-92

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Mechanical Milling and Sintering Parameters on the Mechanical Properties of SiC-ZrO22011

    • 著者名/発表者名
      L.Anggraini, R.Yamamoto, H.Fujiwara, K.Ameyama
    • 雑誌名

      J.Ceram.Sci.Tech

      巻: 2 ページ: 139-146

    • 査読あり
  • [学会発表] ヘテロ構造制御による機械的特性に優れた構造用材料の開発2012

    • 著者名/発表者名
      飴山惠
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部講演会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-17
  • [学会発表] SUS304L水アトマイズ粉末のミリング焼結体の組織と変形挙動2011

    • 著者名/発表者名
      小早川弘志、水谷南、Muhammad Rifai、張哲、飴山惠、藤原弘
    • 学会等名
      日本金属学会2011年度秋期大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県)
    • 年月日
      20111107-20111109
  • [学会発表] Bi-modal組織を有するSUS304L鋼の引張り変形と破壊挙動2011

    • 著者名/発表者名
      水谷南、小早川弘志, Muhammad Rifai, 張哲, 飴山惠, 藤原弘
    • 学会等名
      日本金属学会2011年度秋期大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県)
    • 年月日
      20111107-20111109
  • [学会発表] Severe Plastic Deformation PM Process Opens Up A New Structural Materials Fields2011

    • 著者名/発表者名
      Kei Ameyama
    • 学会等名
      1st International Conference on Powder Metallurgy in Asia (APMA2011)
    • 発表場所
      Jeju, Korea(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-02
  • [学会発表] Hetero-microstructure design for outstanding metallic materials2011

    • 著者名/発表者名
      Kei Ameyama
    • 学会等名
      2^<nd> Japan-China Nano-Structure Research Workshop
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県)
    • 年月日
      2011-10-29
  • [学会発表] 調和組織を有するAl2O3/YSZ複合材料の組織と機械的特性2011

    • 著者名/発表者名
      萩一真、Lydia Anggraini、飴山惠
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成23年度秋季大会
    • 発表場所
      大阪大学コンベンションセンター(大阪府)
    • 年月日
      2011-10-26
  • [学会発表] 放電プラズマ焼結法による調和組織制御された純チタン材の機械的性質2011

    • 著者名/発表者名
      瀬尾卓弘, 今尾亮太, SABRINA N.B.R., 関口達也、Octav Ciuca、飴山惠
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成23年度秋季大会
    • 発表場所
      大阪大学コンベンションセンター(大阪府)
    • 年月日
      2011-10-26
  • [学会発表] CREATION OF HARMONIC STRUCTURE MATERIALS WITH OUTSTANDING MECHANICAL PROPERTIES2011

    • 著者名/発表者名
      Kei Ameyama
    • 学会等名
      THERMEC'2011, International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials
    • 発表場所
      Quebec city, Canada(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-02
  • [学会発表] Creation of High Strength and High Ductility Titanium Materials by Harmonic Microstructure Control2011

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Sekiguchi, Sabrina N.B.R, Ryota Imao, Hiroshi Fujiwara, Kei Ameyama, Zihua Zhao, Akira Ueno
    • 学会等名
      12^<th> World Conference on Titanium
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2011-06-20
  • [学会発表] Fatigue behavior of commercially pure titanium with harmonic structure2011

    • 著者名/発表者名
      Zihua Zhao, Tatsuya Sekiguchi, Sabrina N.B.Ramleh, Hiroshi Fujiwara, Akira Ueno, Kei Ameyama
    • 学会等名
      12^<th> World Conference on Titanium
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2011-06-20
  • [学会発表] Creation of High Strength and High Ductility Sintered Materials with Harmonic Microstructure2011

    • 著者名/発表者名
      Kei Ameyama
    • 学会等名
      Proceedings of JSME/ASME 2011 INTERNATIONAL CONFERENCE ON MATERIALS & PROCESSING
    • 発表場所
      Corvallis, Oregon, USA
    • 年月日
      2011-06-16
  • [学会発表] A New Concept of Microstructure Design for Advanced Powder Technology2011

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Sekiguchi, Ryota Imao, Sabrina, N.B.R, Kei Ameyama
    • 学会等名
      2^<nd> OZ Workshop
    • 発表場所
      Tainan, Taiwan
    • 年月日
      2011-05-01
  • [産業財産権] 複合セラミックスおよびその製造方法2011

    • 発明者名
      飴山惠、藤原弘, Lydia Anggraini、山本亮平
    • 権利者名
      立命館大学
    • 産業財産権番号
      特許出願22011-190628
    • 出願年月日
      20110800

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公開日: 2013-06-26  

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