2016 Fiscal Year Research-status Report
RBTによる変調組織の形成による室温・高温強度の同時改善
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15K06499
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
佐藤 裕之 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (10225998)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | クリープ / クリープ曲線 / 遷移クリープ / 寿命予測 / 応力分布 / ひずみ加速指数 / 回転曲げ / 硬度分布 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，合金のマクロ組織の変調構造や強度の異なる領域を形成し，一般には相反することの多い室温強度と高温強度を同時に改善させようとするもので，実験的な知見を礎として強化の学理を探求しようとするものである。代表者が見出した，回転曲げと引張の複合負荷（RBT負荷）による材料学的な組織の変調構造や分布，強度の異なる領域の形成によって強化することの可能性を実験的に探索する。
本年度は，(1)固溶強化型5052アルミニウム合金を対象として，RBT負荷による強度特性に及ぼす影響を調べた。また，(2)高温強度の指標として，代表者が提案しているひずみ加速指数（SATO-Index）によるクリープ曲線の定量化と内挿・外挿法を用いてクリープ挙動の解析を行った。
得られた主な結果は以下の通りである。(1)組織分布の指標として室温における硬度の分布を評価し，RBT負荷と熱処理を組み合わせることによって硬度（組織）に分布を形成した。(2)固溶強化の寄与が大きい5052合金では，クリープ曲線の形状はRBT負荷により影響を受ける。(3)クリープ曲線形状の変化は(一般的な意味での)2次クリープに至るまでの遷移クリープ域で顕著で，RBT負荷と熱処理の条件によって特異な形状のクリープ曲線が現れる。遷移クリープ域でのクリープ強度をRBT負荷によって改善できる場合がある。(4)特異なクリープ曲線の形状は，高温変形中の応力分布とひずみ速度のひずみ依存性によって準定量的に理解できる。(5)ひずみ加速指数を用いて遷移クリープ域からクリープ曲線を外挿すると，最小ひずみ速度を直接評価することが困難な場合にも仮想的最小ひずみ速度を評価することができる。
RBT負荷によって室温強度を損なうことなく高温強度を改善できることの可能性と，ひずみ加速指数を用いるクリープ特性の評価法の有用性を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画の通り，RBT負荷による合金の強度特定の改善を目指して実験的にRBT負荷の影響や効果を明らかにしつつある。概ね計画通り進捗している。
強度特性を支配する因子は多岐にわたり，組織因子もまた多様である。昨年度までに主に析出強化によって強化される合金でRBTによる強化を見出してきたが，今年度は，強化の機構がより単純な主に固溶強化によって強化される合金でもRBTによる強化と遷移クリープにおけるクリープ特性の変化を見出した。また，クリープ曲線形状の変化をひずみ速度のひずみ依存性と応力分布によって理解することができることを明らかにしつつある。
RBT負荷による強化を実験的に明らかにすること，およびクリープ挙動の解析にひずみ加速指数を用いることの有用性を明らかにすることができた。
一方，強度に影響をおよぼす組織因子の評価には課題が残されており，さらに実験的な評価を行う必要がある。
これらのことから，研究は順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では，材料学的な組織の変調構造や組織の分布や勾配を明らかにし，強度特性と組織との関係を比較検討して強化指針を検討する必要がある。代表者の所属機関に設置されている材料学的組織を評価するための分析機器の使用を加速するとともに，他の研究機関との連携による組織評価の可能性について引き続き検討する。本年度検討したひずみ速度のひずみ依存性と応力分布の関係をさらに検討し発展させ，定量的な予測を実現するための方法とその適用について検討する。
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