| 研究概要 |
本研究の目的は,押込みクリープ試験の結果から引張クリープの構成式(一般に,クリープ速度,応力,温度,組織の関係式)を予測できることを示すことである.この方法を確立することは,学術的な波及効果が期待できるだけでなく,例えば希土類を含む新材料の開発研究のように少量の試料しか入手できない場合に役立ち,実用的にも重要である.この目的を達成するために,押込みクリープの擬定常状態変形に関する構成式を導出し,一定圧力押込み試験と有限要素シミュレーションを実行した.押込み圧力ρと押込みクリープ速度αが一定となるとき,圧子直下の領域における相当塑性歪み速度と相当応力の等高線パターンは,押込み変位の増大と共に,幾何学的な自己相似性を保ちながら拡がっていくことが見出された.この事実は円錐形圧子の周囲で擬定常状態変形が生じることを意味する.圧子の押込み速さを実質的に決定しているコントロールボリューム(CV)内のクリープ挙動を代表する点をCV代表点とし,塑性力学的な見地から,この点を圧子下の領域でρ/3の相当応力(以後,代表応力という)が生じている場所に定義した.このCV代表点における相当塑性歪み速度(以後,代表歪み速度という)は,押込みにともなう表面変形が無視できるほど小さく,クリープの応力指数が3の場合,α/3.6ある.Al-Mg固溶体合金の押込みクリープ試験結果を用いて,クリープの応力指数と活性化エネルギーの値を求めると,それらは他の研究者によって報告されている引張クリープ試験の結果とほぼ一致する.また,上記で得た代表応力と代表歪み速度の値は,各々,引張クリープ試験の応力とクリープ速度の既報値に一致する.これらの結果は,押込みクリープ試験によれば,少量しか入手できない新材料のクリープ特性値を正しく抽出できるだけでなく,一軸クリープの構成式を十分な精度で予測可能なことを示している.
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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
これまでの2年間で,押込みクリープ試験において擬定常状態変形が実現する条件を理論的に明らかにしたあと,一定圧力押込みクリープの構成式を導出し,Al-Mg固溶体合金をモデル材料として押込みクリープ試験と有限要素シミュレーションを実行した.押込みクリープ試験の結果から,少量しか入手できない新材料のクリープ特性値を正しく抽出できるだけでなく,引張クリープの構成式を十分な精度で予測できることを提示できたので,おおむね順調に進展しているといえる.
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は,昨年度後半から引き続き次世代軽量構造材料として期待の高いMg-Y-Zn合金について実験し,この二相合金(微細結晶粒α相+長周期積層構造LPSO相)の引張クリープ構成式の予測,高温変形律速機構の解明に重点の置いた研究を進める.また,連携研究者の協力を得ながら,押込みクリープ試験前後の転位下部組織を電子顕微鏡観察し,各試験温度域における活動転位の種類を調査する.国内外の学会で3～5回の口頭発表,2編の論文発表を予定している.
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