2020 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication and Control for Kink Deformation With Mille-feuille Structures of New Metals and Polymers
| Project Area | Materials science on mille-feullie structure -Developement of next-generation structural materials guided by a new strengthen principle- |
|---|
| Project/Area Number |
18H05483
|
|---|
| Research Institution | Yamagata University |
|---|
Principal Investigator |
伊藤 浩志 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (20259807)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺田 大将 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (80432524)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
|
| Keywords | 高分子系ミルフィーユ構造材料 / 金属系ミルフィーユ構造材料 / 特殊加工法 / キンク形成 / キンク強化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ミルフィーユ構造のキンク強化発現機構を新規金属・セラミックス・高分子系ミルフィーユ構造「物質」に対して、様々な塑性加工法によりキンク形成と強化を実現した新規ミルフィーユ構造（MFS）「材料」を創製することを目的としている。高分子系において、１）ブロックコポリマーによるMFS作製とキンク形成、２）多層フィルムを用いたMFSの形成とキンク形成、３）結晶性高分子の高圧プレスによるキンク形成に関して取り組んだ。１）では、ラメラ構造を有するSBSブロックコポリマーに対して一軸延伸、固相押出によるキンク形成加工を行った結果、MFSが折れ曲がるキンク構造が確認された。さらに、このシートを一軸延伸前後にて力学特性を評価した結果、未延伸試料と比較して大変形下で応力上昇を示した。２）では、多層フィルムでは３２０層を有するMFSを作製し、一軸延伸と配向緩和処理を行うことでキンク形成を確認した。さらに、このキンク多層フィルムはキンク変形帯が大きいほど強度向上は小さいことも明らかになった。
Mg以外の新規金属系ミルフィーユ物質として、Al-ZnおよびCu-Nb接合材に着目し、研究を行った。これら材料に圧縮変形を施すことでキンク帯の導入が確認された。Al/Ag2Alに対して析出時効処理と冷間圧延によりMFSが形成された。さらに、Al-Agにおいてキンク帯形成過程の解析のため、圧縮試験中の変形過程をDIC解析によりひずみ分布変化を行った。また、高分子と金属材料の積層構造を、無電解NiPめっきとSBSのコーティング法の組み合わせによって実現し、その金属/高分子MFS膜を対象として局所座屈形成の有無と局所座屈に及ぼすNiP層厚の関係を調べた。
今後は、様々な材料でのキンク強化の検証を行いキンク帯とキンクサイズによる強化率の解析を行う等、MFSのキンク強化理論を確立する為に実験的アプローチを加速する。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度、高分子系においては、高分子系ミルフィーユ構造（MFS）物質の塑性加工機システム構築を目指し、汎用塑性加工法（延伸・圧延加工など）を用いて、様々な材料において、MFS作製とキンク形成、キンク強化の観点から取組んだ。MFSおよびキンク形成に関して計画通りの進展がなされた。塑性加工を行うミルフィーユ物質は、他の研究班から供給され班内連携等によっても、想定される物質を本研究班で作製し、塑性加工の基礎検討を開始し、延伸、圧延、固相押出加工等に取組んだ。Mg以外の新規金属系においても、ひずみ量やひずみ速度を制御しながら圧延を施すことで、各物質のキンク形成能力を評価し、加工条件とキンク形成に関する基礎的知見を蓄積することが出来た。
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、これまでの成果をもとに、高分子系・金属系新規ミルフィーユ物質に対して開始した汎用塑性加工法（圧延・押出・引張）や特殊加工法（固相押出・ARB・ECAP・HPTなど）によるキンク形成の検討を進め、各種変形様式で幅広くのキンク形成加工を継続的に行う。既に、キンク形成が確認されたサンプルもあるが、真の材料とする場合はより広範囲で均一化・安定化が必須である。これらのキンク形成の確認とともに、加工条件とキンク形成の関係の整理、その形成メカニズム解析を進める。さらに次年度以降には、キンク形成された材料の力学特性解析を行い、他班（A02班やA03班）と協力して、キンク強化の発現メカニズムの解明、一般化ミルフィーユ条件およびキンク形成条件を明らかにするための検討を進める。
|
Research Products
(22 results)
