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2014 年度 実績報告書

無機・有機の融合によるナノバブル分散強化(BDS)合金の創製と強化機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24656425
研究機関北海道大学

研究代表者

鵜飼 重治  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00421529)

研究分担者 大野 直子  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40512489)
阿部 陽介  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学部門, 研究員 (50400403)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード構造・機能材料
研究実績の概要

平均サイズが4 nmのバブルを含有するナノバブル分散Cuではバブルを含まないCu粉末焼結体に比べ硬さが増加した。このマクロな硬さ増加量から4 nmサイズのバブルと転位の間の相互作用強さ(α)を見積もると、α=0.23となった。
次にTEM内で5 nm~10 nmサイズのバブルを有するナノバブル分散Cuを引張りながら、移動する転位とバブルの相互作用を直接観察することにより、相互作用強さαを評価した。これは転位が5 nm~10 nmサイズの比較的大きなバブルに引っかかって張り出す角度を測定する方法であり、これにより得られた相互作用強さαは0.49~0.84となった。この値は通常の酸化物粒子で報告されている相互作用強さと同程度である。
体心立方構造であるCu中の転位は4 nm程度の積層欠陥を挟んで部分転位に分解する。バブルサイズが5 nm~10 nmと積層欠陥幅(4 nm)より大きい場合には、部分転位はバブルから同時に離脱して大きな相互作用を示すが、バブルサイズが2 nmと積層欠陥幅より小さい場合には部分転位は独立に離脱するため弱い相互作用を挙ることを示した。
MDシミュレーション解析では、これまでに行ってきたαFeに加えてCu中のナノバブルと刃状転位の相互作用計算を行い、BCC金属とFCC金属におけるメカニズムの違いを明らかにした。またナノバブルによる分散強化の発現機構の解明のため、PMMAの熱分解ガスをヘリウムで模擬することにより、各温度でのヘリウム/空孔比の熱平衡状態からの乖離が大きいほど、刃状転位が通過する際の臨界応力が大きくなることを示した。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of bubble dispersion strengthened copper by using pyrolysis gases of Poly (methylmethacrylate)2014

    • 著者名/発表者名
      Shi Shi, Naoko Oono, Shigeharu Ukai, Yosuke Abe
    • 雑誌名

      Materials Science & Engineering A

      巻: 617 ページ: 61–65

    • DOI

      10.1016

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Nano-bubble dispersion in copper investigated by means of SAXS and SANS2014

    • 著者名/発表者名
      施 詩, 大野直子, 鵜飼重治, 石田倫教, 大沼正人, 阿部陽介
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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