| 研究課題/領域番号 |
24246114
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
辻 伸泰 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30263213)
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| 研究分担者 |
柴田 曉伸 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60451994)
寺田 大将 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80432524)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 金属材料 / 組織制御 / 強度 / 延性 / 靭性 / 結晶粒 / 粒界 / 塑性不安定 |
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| 研究概要 |
金属材料において、強度と延性（加工性・靱性）は、片方を高めようとするともう一方が犠牲になるトレードオフの関係にあり、強度と延性の両立は、目標ではあっても現実味がなかった。しかし近年、研究代表者は超微細結晶粒材料に関する研究を通じ、強度と延性の両立を可能とする指導原理の一端をつかんだ。本研究は、こうした知見を超微細粒材に限らず金属材料一般に普遍化することが可能かどうかを、(1)微細粒子分散組織、(2)硬質相と軟質相の二相混合組織、(3)バイモーダル組織という３種類の異なる材料組織を対象に、鉄系および非鉄系合金を用いて広範囲の粒径に対して実験的に明らかにし、強度と延性を両立させた夢の構造材料の実現のための基礎的学理（強度・延性両立のための材料組織制御原理）を構築しようとするものである。
平成25（2013）年度は、前年度に引き続き、マトリクス粒径を広範囲に変化させた微細粒子分散組織、二相混合組織、バイモーダル組織を、マルテンサイト法、ARB法と熱処理を最適に組み合わせたプロセスを用いて、広範囲の加工熱処理条件のもと創製した。それらの材料組織を、FE-SEM/EBSD法、TEM等の手法により定量化した。また分散状態を変化させた「二相混合組織」（フェライト＋マルテンサイト二相鋼）の力学試験を系統的に行った。さらに、複数のAl合金の溶体化材に巨大ひずみ加工を施して超微細粒マトリクス組織を作製した後、時効熱処理を行って、超微細粒内に微細析出物を分散させた「微細粒子分散組織」に対しても、同様の力学特性解析を行い、組織と力学特性の相関を明らかにした。特筆すべき成果として、複数の合金において、完全再結晶組織で粒径が１μm以下であるナノ組織を作製することに成功し、それらが優れた強度・延性バランスを有することを見いだした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初の予定以上の研究が進展し、Al合金において、適切な強加工後に時効析出を行うと、優れた強度と延性が両立できることが明らかとなった。また、前年度Fe-Mn系合金において、平均粒径400nmの完全再結晶組織を得ることに成功したが、その手法を拡張して、複数の合金で強度と延性に優れた完全再結晶ナノ組織合金を得ることに成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、特に二相混合組織とバイモーダル組織の引張変形中の光学的全視野ひずみ測定（DIC）を重点的に行い、強度と延性両立の機構を明らかにする。さらに３年間の研究成果を総括し、強度と延性両立のための学理を明確にする。
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