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2023 年度 実績報告書

複相軽金属材料における界面の整合性が局所変形および力学特性に及ぼす影響

研究課題

研究課題/領域番号 22H01364
配分区分補助金
研究機関熊本大学

研究代表者

眞山 剛  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (40333629)

研究分担者 峯 洋二  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (90372755)
郭 光植  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (90847170)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード結晶塑性 / 異方性 / 材料試験 / 組織評価 / 有限要素解析
研究実績の概要

本研究では,「複相軽金属材料における界面の整合性が力学特性に及ぼす影響を実験的に明らかにすると共に,数値解析を援用してその微視的機構を解明する」という目的を達成するために,①マイクロ材料試験,②微細組織観察,③界面を考慮した解析手法の構築,④系統的な数値解析を緊密な連携の下で実施した.
2023年度は,昨年度に整備した低~中荷重・大変形に対応するマイクロ材料試験環境を活用して,長周期積層(LPSO)型マグネシウム(Mg)合金鋳造材および押出材のマイクロ引張試験を継続的に実施すると共に二相チタン合金の変形挙動評価を開始した.また,それぞれの材料に対して走査型電子顕微鏡(SEM)および透過型電子顕微鏡(TEM)による変形後試料の組織評価も実施し,界面近傍と結晶粒内の局所変形挙動に関する基礎的データを得た.一方,数値的研究としては,昨年度に構築した複相材料のための解析手法に本研究で対象としている各材料の微視的変形機構を導入すると共に,マイクロ材料試験に対応する数値解析を実施し,その適用性を検証すると共に,実験・観察結果に基づく界面通過能のモデル化と解析への実装,および降伏・硬化の界面効果に関するモデル化と解析への実装を開始した.また,アルミニウム合金に対する同様の評価に先駆けて,複数の合金に対する予備試験を実施し,複相マグネシウム合金,二相チタン合金の挙動と併せて次年度に実施する実験計画を再検討した.

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

長周期積層(LPSO)型マグネシウム(Mg)合金および二相チタン(Ti)合金については,当初の予定通り順調に実験的・数値的評価が進展しており問題は無い.一方,アルミニウム(Al)合金については予備試験の結果から,Mg合金やTi合金と同様の評価が困難である点が多数判明したことに加えて,Mg合金とTi合金の実験結果から当初想定していた以上に検討すべき項目が多数見いだされたため,Mg合金とTi合金に注力することが適切と判断して計画を一部変更した.

今後の研究の推進方策

2024年度は,昨年度に開始した二相チタン合金を対象とするマイクロ材料試験による変形挙動評価および走査型電子顕微鏡(SEM)/透過型電子顕微鏡(TEM)による変形後試料の組織評価を継続する.数値的研究としても,昨年度に引き続き,実験に対応する数値解析による開発手法の適用性検証,実験・観察結果に基づく界面通過能のモデル化と解析への実装,および降伏・硬化の界面効果に関するモデル化と解析への実装を継続する.特に最終年度である本年度は,実験観察と数値解析の整合性を配慮しながら界面特性を考慮した解析手法を確立すると共に,軽金属材料における界面制御指針の獲得を目指す.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Unified Understanding of Strengthening Mechanisms Acting in Mg/LPSO Two-Phase Extruded Alloys with Varying LPSO Phase Volume Fraction2023

    • 著者名/発表者名
      K. Hagihara, T. Tokunaga, K. Yamamoto, M. Yamasaki, T. Mayama, T. Shioyama, Y. Kawamura, T. Nakano
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 64 ページ: 720-729

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-MD2022002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Extrusion Ratio in Hot-Extrusion on Kink Deformation during Compressive Deformation in an αMg/LPSO Dual-Phase Magnesium Alloy Monitored by In Situ Neutron Diffraction2023

    • 著者名/発表者名
      S. Harjo, W. Gong, K. Aizawa, T. Kawasaki, M. Yamasaki, T. Mayama, Y. Kawamura
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 64 ページ: 766-773

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-MD2022004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation mechanism of high-strain bands in commercially pure titanium2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Kawano, M. Mitsuhara, T. Mayama, M. Deguchi
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 867 ページ: 144670

    • DOI

      10.1016/j.msea.2023.144670

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Contributions of multimodal microstructure in the deformation behavior of extruded Mg alloys containing LPSO phase2023

    • 著者名/発表者名
      K. Hagihara, T. Mayama, M. Yamasaki, S. Harjo, T. Tokunaga, K. Yamamoto, M. Sugita, K. Aoyama, W. Gong, S. Nishimoto
    • 雑誌名

      International Journal of Plasticity

      巻: 173 ページ: 103865

    • DOI

      10.1016/j.ijplas.2023.103865

    • 査読あり
  • [学会発表] マルチモーダル組織型マグネシウム合金における弾塑性遷移の数値解析2024

    • 著者名/発表者名
      眞山 剛
    • 学会等名
      日本金属学会2021年春期(第172回)講演大会
  • [学会発表] 結晶塑性解析に基づくミルフィーユ構造体におけるキンク形成機構の理解2023

    • 著者名/発表者名
      眞山 剛
    • 学会等名
      軽金属学会第144回春期大会
  • [学会発表] Kink band formation and subsequent deformation behavior in mille-feuille structured materials2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Mayama
    • 学会等名
      Thermec2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Crystal plasticity analysis of plastic deformation behavior of AM structure with customized local texture2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Mayama
    • 学会等名
      PRICM11
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ミルフィーユ構造体におけるキンク形成の結晶塑性解析2023

    • 著者名/発表者名
      眞山 剛
    • 学会等名
      日本材料学会 塑性工学部門委員会、日本機械学会計算力学部門A-TS01-15研究会
    • 招待講演
  • [備考] 熊本大学 眞山・圓谷研究室 WEBサイト

    • URL

      https://www.msre.kumamoto-u.ac.jp/~koriki/

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公開日: 2024-12-25  

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