| 研究課題/領域番号 |
26249107
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
井上 忠信 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料ユニット靭性設計グループ, グループリーダー (90354274)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 構造・機能材料 / 機械材料・材料力学 / 材料の強靭化 / 破壊制御 / 微細組織制御 / き裂伝播挙動 / 低合金鋼 / 結晶粒微細化 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，新しい着想に基づいて開発した壊れにくい高強度鋼を圧延プロセスによって創製し（①材料創製），-196℃から200℃の温度範囲における準静的な３点曲げ試験等（②特性試験）と数値解析（③有限要素シミュレーション）を通じ，き裂の発生条件，およびその後の進展という破壊挙動と組織（④組織解析）の関係を明確にし，破壊のメカニズム解明とともに，強靭化を実現できる最適な組織設計指針を提示し，破壊制御技術を構築（⑤まとめ）することを目的にするものである．
本年は，14mm角×1000mm長さで超微細繊維状結晶粒組織を有する1800MPa級の棒鋼（TF材）を創成し，さらにTF材に熱処理を施すことで比較的等軸な微細結晶粒組織を有する1000MPa級の棒鋼（TFA材）も作成した．また，比較のため，同成分において，通常の焼入れ後，焼戻しした鋼（QT材）およびSS400相当成分の480MPa級のフェライト／パーライト組織を有する鋼（SM材）も創成した．その後，創成した各棒材を対象に，-196℃から200℃までの温度領域で引張り試験と３点曲げ試験を実施した．強度－靭性バランスを調べた結果，TF材は室温で層状破壊を引き起こすことで，一番優れたバランスを有し，かつ他の全ての鋼と比較して優れた強度―靭性バランスを有することがわかった．また，これと並行して，各素材の組織観察とともに，強度・靭性の異方特性および数値解析に用いるための材料基礎データ取得の準備や圧延によって微細繊維状結晶粒組織を有する強度800MPa級の材料の創成を実施した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計画していた材料創製が予定より遅れ，結果的に４ヶ月の繰越し（H27年7月31日迄）を実施したが，特性試験や組織観察は問題なく実施でき，おおむね予定通りに研究は進んでいる．次年度に，本年に得られた成果を論文で発表する予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
開発鋼（TF材）の異方特性の把握と数値解析で使用するデータを取得するため，棒材の長手方向と垂直方向から微小引張り試験片を採取し，引張り試験を施す予定である．同様に，３点曲げ試験片も作成し，強度・靭性の異方性および実験と数値解析の結果を結合することで脆性破壊応力の評価を試み，その後のき裂進展の組織観察を通じて，破壊制御のメカニズムを検討する．
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