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2022 年度 研究成果報告書

クラスタ強化鋼創製を目指した侵入型/置換型溶質クラスタによる強化機構解明

研究課題

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研究課題/領域番号 21K18803
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分26:材料工学およびその関連分野
研究機関東北大学

研究代表者

宮本 吾郎  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60451621)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード鉄鋼材料 / 表面硬化 / 析出強化 / 強化機構
研究成果の概要

鉄鋼材料中で侵入型元素と置換型元素が局所的に濃化した溶質クラスタによる強化機構の解明を目的とし、窒化と水素焼鈍処理したFe-Ti合金の引張特性と微細組織を調査した。その結果、650℃以下の窒化材では一原子層のクラスターが支配的に生成し、高温ほどサイズが大きく、密度が高くなることが分かった。一方、窒化温度が700℃に上昇すると複数原子層厚さのTiNが生成し、密度は低下する。得られたクラスター・TiN分布からすべり面上の粒子間隔を評価して強化量を整理したところ、粒子抵抗力はOrowanモデルの予測を大きく下回ることから、Ti-Nクラスターはカッティング機構によって強化に寄与するものと考えられる。

自由記述の分野

金属材料組織学

研究成果の学術的意義や社会的意義

鉄鋼をはじめとする構造材料を高強度化することにより、自動車などの輸送機器に使われる材料を減らすことができるため、軽量化による燃費向上が実現できる。鉄鋼材料中にナノサイズの添加元素の濃化領域(クラスター)が形成されると、強度が著しく向上するがその機構は不明であった。本研究では、先端組織解析技術を駆使してクラスターが強度に及ぼす影響を調査し、変形を担う転位が高密度に生成するクラスターを切断しながら運動することで、転位運動が阻害されることが高強度化機構であることを明らかにしたものである。

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公開日: 2024-01-30  

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