高圧アラトロピーを利用した新組織制御法の確立

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26220909
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 堀田 善治 九州大学, 工学研究院, 教授 (20173643)
• 研究分担者: 有田 誠 九州大学, 工学研究院, 助教 (30284540) ; 生駒 嘉史 九州大学, 工学研究院, 助教 (90315119)
• 研究期間 (年度): 2014-05-30 – 2019-03-31
• キーワード: 結晶・組織制御

研究実績の概要

高圧下で相変態する純金属のTiやZrおよび半導体のSiやGeに高圧ねじり(HPT)加工や高圧スライド(HPS)加工を施し、付与圧力、導入ひずみ量および加工温度の相変態挙動に及ぼす影響を調べた。また、新たにTiO2やAl2O3の酸化物を、さらにMgH2の水素化物をHPT加工し、加工に伴う相変態挙動を調べた。
昨年度設置したSPring-8のHPS装置を用いて、高輝度X線その場解析を行った。6GPaのもと巨大ひずみを導入し相変態させた、α＋ω混相Tiに対し、常圧および高圧下 (公称7GPa)のもと試料温度を170℃まで加熱し、各結晶相の消滅・生成に伴う回折イメージの変化をその場観察した。また、公称圧力4～8.5GPaのもとスライド加工し、回折イメージをその場観察し、ω相変態に及ぼす加圧とひずみの影響を調べた。さらに、HPT加工した試料およびその後アニール処理した試料を引張変形し、破断後の試料の変形部と未変形（グリップ）部の構造解析を行い、ω相の引張変形に伴う変化を調べた。
SiとGeでは、それぞれ50mol%ずつ含む固溶体を入手し、24GPaのもとHPT加工を行い、いずれの相変態挙動が生じるかをX線回折で調べた。また、TiO2やAl2O3の酸化物およびMgH2の水素化物を6GPaのもとでHPT加工し、加工に伴う相変態挙動を調べた。組織解析には、X線回折や透過電子顕微鏡観察とともに、水素発生や水素化物の安定性について調べた。
本年度も国際ワークショップを福岡市内で開催し、関連分野の研究者を招聘して圧力相変態を利用したTiやその合金について最新情報を交換した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Microstructure and phase transformations of silica glass and vanadium oxide by severe plastic deformation via high-pressure torsion straining (2019)
  • 著者名/発表者名: Edalati Kaveh、Fujita Ikuro、Sauvage Xavier、Arita Makoto、Horita Zenji
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 779 ページ: 394～398
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.11.086
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Low-temperature anatase-to-rutile phase transformation and unusual grain coarsening in titanium oxide nanopowders by high-pressure torsion straining (2019)
  • 著者名/発表者名: Edalati Kaveh、Wang Qing、Razavi-Khosroshahi Hadi、Emami Hoda、Fuji Masayoshi、Horita Zenji
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: 162 ページ: 341～344
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2018.11.044
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-pressure torsion of iron with various purity levels and validation of Hall-Petch strengthening mechanism (2019)
  • 著者名/発表者名: Tejedor Robert、Edalati Kaveh、Benito Jose Antonio、Horita Zenji、Cabrera Jose Maria
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering: A 巻: 743 ページ: 597～605
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.11.127
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-pass high-pressure sliding (MP-HPS) for grain refinement and superplasticity in metallic round rods (2019)
  • 著者名/発表者名: Tang Yongpeng、Sumikawa Kosei、Takizawa Yoichi、Yumoto Manabu、Otagiri Yoshiharu、Horita Zenji
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering: A 巻: 748 ページ: 108～118
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.01.071
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure and mechanical behavior of ultrafine-grained aluminum-iron alloy stabilized by nanoscaled intermetallic particles (2019)
  • 著者名/発表者名: Duchaussoy Amandine、Sauvage Xavier、Edalati Kaveh、Horita Zenji、Renou Gilles、Deschamps Alexis、F. De Geuser
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 167 ページ: 89～102
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2019.01.027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrostatic pressure effects on superconducting transition of nanostructured niobium highly strained by high-pressure torsion (2019)
  • 著者名/発表者名: Mito Masaki、Kitamura Yuichiro、Tajiri Takayuki、Nakamura Kazuma、Shiraishi Ryo、Ogata Kazuma、Deguchi Hiroyuki、Yamaguchi Tomiko、Takeshita Nao、Nishizaki Terukazu、Edalati Kaveh、Horita Zenji
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 125 ページ: 125901～125901
  • DOI: https://doi.org/10.1063/1.5083094
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Grain refinement of AZ31 Mg Alloy through Room Temperature Processing by UP-Scaled High-Pressure Torsion (2019)
  • 著者名/発表者名: Masuda Takahiro、Horita Zenji
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of TiO2-II phase stabilized in anatase matrix by high-pressure torsion on electrocatalytic hydrogen production (2019)
  • 著者名/発表者名: Edalati Kaveh、Wang Qing、Eguchi Hiroto、Razavi-Khosroshahi Hadi、Emami Hoda、Yamauchi Miho、Fuji Masayoshi、Horita Zenji
  • 雑誌名: Materials Research Letters 巻: 7 ページ: 334～339
  • DOI: 10.1080/21663831.2019.1609111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] New Mg-V-Cr BCC Alloys Synthesized by High-Pressure Torsion and Ball Milling (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Keisuke、Uehiro Ryoko、Edalati Kaveh、Li Hai-Wen、Floriano Ricardo、Akiba Etsuo、Horita Zenji
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 59 ページ: 741～746
  • DOI: https://doi.org/10.2320/matertrans.M2018001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Transition from poor ductility to room-temperature superplasticity in a nanostructured aluminum alloy (2018)
  • 著者名/発表者名: Edalati Kaveh、Horita Zenji、Valiev Ruslan Z.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 6740
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-25140-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-pressure torsion for new hydrogen storage materials (2018)
  • 著者名/発表者名: Edalati Kaveh、Akiba Etsuo、Horita Zenji
  • 雑誌名: Science and Technology of Advanced Materials 巻: 19 ページ: 185～193
  • DOI: https://doi.org/10.1080/14686996.2018.1435131
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 巨大ひずみの利用と効用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 堀田善治
  • 雑誌名: 學士會会報 巻: 930 ページ: 71～76
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combination of High-Pressure Torsion with Incremental Feeding for Upsizing Sample (2018)
  • 著者名/発表者名: Shigeno Etsuko、Komatsu Takuya、Sumikawa Kosei、Masuda Takahiro、Takizawa Yoichi、Yumoto Manabu、Otagiri Yoshiharu、Horita Zenji
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 59 ページ: 1009～1012
  • DOI: https://doi.org/10.2320/matertrans.M2018039
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Effect of Ultrafine-Grained Microstructure on Creep Behaviour of 9% Cr Steel (2018)
  • 著者名/発表者名: Kral Petr、Dvorak Jiri、Sklenicka Vaclav、Masuda Takahiro、Horita Zenji、Kucharova Kveta、Kvapilova Marie、Svobodova Marie
  • 雑誌名: Materials 巻: 11 ページ: 787～787
  • DOI: https://doi.org/10.3390/ma11050787
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Bulk nanocrystalline gamma magnesium hydride with low dehydrogenation temperature stabilized by plastic straining via high-pressure torsion (2018)
  • 著者名/発表者名: Edalati Kaveh、Kitabayashi Kouki、Ikeda Yuji、Matsuda Junko、Li Hai-Wen、Tanaka Isao、Akiba Etsuo、Horita Zenji
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: 157 ページ: 54～57
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2018.07.043
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of metastable phases on electrical properties of Si with different doping concentrations after processing by high-pressure torsion (2018)
  • 著者名/発表者名: Chon Bumsoo、Ikoma Yoshifumi、Kohno Masamichi、Shiomi Junichiro、McCartney Martha R.、Smith David J.、Horita Zenji
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: 157 ページ: 120～123
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2018.08.011
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrolytic Hydrogen Production on Al?Sn?Zn Alloys Processed by High-Pressure Torsion (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhang Fan、Edalati Kaveh、Arita Makoto、Horita Zenji
  • 雑誌名: Materials 巻: 11 ページ: 1209～1209
  • DOI: https://doi.org/10.3390/ma11071209
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Low-Temperature and High-Strain-Rate Superplasticity of Ultrafine-Grained A7075 Processed by High-Pressure Torsion (2018)
  • 著者名/発表者名: Lee Seungwon、Watanabe Katsumi、Matsuda Kenji、Horita Zenji
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 59 ページ: 1341～1347
  • DOI: https://doi.org/10.2320/matertrans.L-M2018825
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal and electronic structural changes during annealing in severely deformed Si containing metastable phases formed by high-pressure torsion (2018)
  • 著者名/発表者名: Ikoma Yoshifumi、Chon Bumsoo、Yamasaki Terumasa、Takahashi Kazutoshi、Saito Katsuhiko、Guo Qixin、Horita Zenji
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 113 ページ: 101904～101904
  • DOI: https://doi.org/10.1063/1.5038160
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Developing high-performance light metallic materials through microstructural refinement using severe plastic deformation (2018)
  • 著者名/発表者名: Horita Zenji
  • 雑誌名: Journal of Japan Institute of Light Metals 巻: 68 ページ: 407～417
  • DOI: https://doi.org/10.2464/jilm.68.407
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Incremental Feeding for Upsizing Severely Deformed Areas under High Pressure (2018)
  • 著者名/発表者名: Kosei Sumikawa, Yoichi Takizawa, Manabu Yumoto, Yoshiharu Otagiri, Zenji Horita
  • 学会等名: TMS2018Annual Meeting & Exhibition
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Upsizing Sample Dimensions Using Combination of Incremental Feeding with Severe Plastic Deformation under High Pressure (2018)
  • 著者名/発表者名: Zenji Horita
  • 学会等名: Nanostructured Materials(NANO2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Incremental Feedings with High-Pressure Torsion (IF-HPT) and High-Pressure Sliding (IF-HPS) for Upsizing Sample Dimensions (2018)
  • 著者名/発表者名: Zenji Horita
  • 学会等名: Materials Science and Engineering Congress (MSE2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Rapid Diffusion Induced by Severe Plastic Deformation (2018)
  • 著者名/発表者名: Zenji Horita
  • 学会等名: 4th Forum of Center for Advanced Materials Research and International Collaboration (CAMRIC-FORUM4)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Severe plastic deformation for production of high-performance hydrogen storage materials (2018)
  • 著者名/発表者名: Zenji Horita
  • 学会等名: Sustainable Industrial Processing Summit & Exhibition (2018 SIPS)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Incremental Feeding in Severe Plastic Deformation under High Pressure for Upsizing Sample Dimensions (2018)
  • 著者名/発表者名: Zenji Horita
  • 学会等名: The 4th Russia-Japan International Seminar on Advanced Materials (RJISAM-IV)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evolution of dislocation structure in the presence of hydrogen (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Wang, A. Nagao, K. Edalati, Z. Horita, P. Sofronis, and I.M. Robertson
  • 学会等名: 3rd International Conference on Metals & Hydrogen
  • 国際学会
• [学会発表] Microstructures and mechanical properties of supersaturated Al-2%Fe alloy produced by high-pressure torsion using upsized ring samples (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Masuda, Z. Horita
  • 学会等名: International conference on Aluminum Alloys（ICAA16）
  • 国際学会
• [学会発表] Simultaneous enhancement of strength and ductility in ultrafine grained Al-13.4wt%Mg alloy by high-pressure sliding (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Tang, S. Hirosawa, Y. Takizawa, M. Yumoto, Y. Otagiri, and Z. Horita
  • 学会等名: International conference on Aluminum Alloys（ICAA16）
  • 国際学会
• [学会発表] Influence of thermally induced grain growth on the precipitation kinetics and on the mechanical properties of an ultra-fine grain 7449 AA (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Duchaussoy, X. Sauvage, K. Edalati, Z. Horita
  • 学会等名: International conference on Aluminum Alloys（ICAA16）
  • 国際学会
• [学会発表] Activation of Ti-V-Cr alloys for hydrogen storage by surface mechanical attrition treatment and high-pressure torsion (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Edalati, M. Novelli, S. Itano, H.W. Li, E. Akiba, Z. Horita, T. Grosdidier
  • 学会等名: 22nd World Hydrogen Energy Conference（WHEC2018）
  • 国際学会
• [学会発表] Grain Refinement and Production of Superplasticity in Metallic Round Rods Using Multi-Pass High-Pressure Sliding (MP-HPS) (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Tang, K. Sumikawa, Y. Takizawa, M. Yumoto, Y. Otagiri, Z. Horita
  • 学会等名: XIV International Conference on Nanostructured Materials(NANO2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Influence of severe plastic deformation on photocatalytic performance of oxides (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Edalati, H.R. Khosroshahi, M. Fuji and Z. Horita
  • 学会等名: XIV International Conference on Nanostructured Materials(NANO2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Modifying reactivity for hydrogen storage performance by surface mechanical attrition treatment : application to Ti-V-Cr alloys (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Grosdidier, K. Edalati, M. Novelli, S. Itano, H.W. Li, E. Akiba, Z. Horita
  • 学会等名: XIV International Conference on Nanostructured Materials(NANO2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Surface properties and activation behaviors of TiFe-based hydrogen absorbing alloys (2018)
  • 著者名/発表者名: E. Akiba, R. Hayashi, H.W. Li, M. Arita, Z. Horita, K. Edalati
  • 学会等名: International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC’2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Microstructural and optical properties of nanograined Si processed by high-pressure torsion (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikoma, B. Chon, T.Yamasaki, K. Saito, Q. Guo, M.R. McCartney, D.J. Smith, Z. Horita
  • 学会等名: The 5th International Conference on Nanomechanics and Nanocomposites (ICNN5)
  • 国際学会
• [学会発表] Transition from low-temperature superplasticity to room-temperature superplasticity by high-pressure torsion (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Edalati, Z. Horita, and R. Z. Valiev
  • 学会等名: 13th International Conference on Superplasticity in Advanced Materials (ICSAM)
  • 国際学会
• [学会発表] Producing and characterizing of ultrafine-grained Ti and Zr with allotropic phase Transformation (2018)
  • 著者名/発表者名: Z. Horita
  • 学会等名: International Workshop on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Strengthening of Ti-6Al-7Nb alloy by high-pressure sliding (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Ashida, Y. Kitamura, P. Chen, H. Doi, Y. Tsutsumi, Y. Takizawa, M. Yumoto, Y. Otagiri, Z. Horita, and T. Hanawa
  • 学会等名: International Workshop on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM2018)
  • 国際学会
• [学会発表] In-situ analysis of ω phase to α phase transformation in titanium processed by high-pressure torsion (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Arita, K. Matsuo, D. Maruno, Y. Ikeda, Y. Higo, Y. Tange, Y. Ohishi, and Z. Horita
  • 学会等名: International Workshop on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Phase transformations and aging behavior of pure Ti and Ti-6Al-7Nb processed by High-Pressure Torsion (2018)
  • 著者名/発表者名: J. M. Cubero-Sesin, J. C. Gonzalez-Masis, A. Martinez, E. Ulate-Kolitsky, M. Chaves, H. Aguero, J. R. Vega-Baudrit, K. Edalati, and Z. Horita
  • 学会等名: International Workshop on Giant Straining Process for Advanced Materials (GSAM2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Multi-Pass High-Pressure Sliding (MP-HPS) for Superplasticity in Metallic Round Rods (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Tang, K. Sumikawa, Y. Takizawa, M. Yumoto, Y. Otagiri, Z. Horita
  • 学会等名: Materials Science and Engineering Congress (MSE2018)
  • 国際学会
• [図書] SIGNIFICANCE OF SEVERE PLASTIC DEFORMATION (SPD) FOR PRODUCTION OF BIOMEDICAL AND BIOCOMPATIBLE MATERIALS (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaveh Edalati, Yoshifumi Ikoma, Zenji Horita
  • 総ページ数: 45
  • 出版者: IRC-GSAM Press
• [学会・シンポジウム開催] International Workshop on Giant Straining Process for Advanced Materials in 2018（GSAM2018） (2018)