2020 Fiscal Year Research-status Report
Investigation of the strain redistribution mechanism in titanium alloys using image-based crystal plasticity analysis
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19K04983
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
河野 義樹 北見工業大学, 工学部, 准教授 (20634413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
光原 昌寿 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (10514218)
眞山 剛 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (40333629)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ひずみの再分配 / αチタン / 不均一変形 / 結晶塑性解析 / SOF / 数値シミュレーション / EBSD / 微視組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，当初の予定を変更し，結晶粒間のひずみの再分配機構をより明確に理解するため，αチタンに対象を絞って，i)すべり系の局所的な活性化とひずみ速度の関係の調査および，ii）二次すべり系の活動がひずみの再分配機構に与える影響評価のための指標構築を行った．具体的には，i)の研究では，一軸負荷を受けるαチタン多結晶体において，ひずみ速度の変化によって，ひずみ分布と各すべり系の活動度がどの様に変化するかを，結晶塑性解析を用いて調査した．その結果，臨界分解せん断応力（CRSS）のひずみ速度依存性がすべり系ごとに異なるため，ひずみ速度の上昇に伴い，柱面すべり系の活動度が低下し，そこで不足したひずみを補うために底面すべり系が局所的に活性化する可能性が示唆された．しかしながら，この局所的なすべり系の活性化は，他のすべり系が活動することで緩和されることもわかった．ii）の研究では，昨年度構築した，領域間の力学的相互作用を考慮しつつ，Schmid因子の様に，簡易的にすべり変形の起こりやすさを評価するための指標Slip operation factor（SOF）を改良した．具体的には，従来のSOFでは，主すべり系の活動のしやすさのみを考慮して，領域間の相互作用の大きさを見積っていたが，2次すべり系の活動を考慮してSOFを再構築し，その妥当性を検証した．αチタン多結晶体に，再構築したSOFを適用したところ，従来のSOFよりも高精度にひずみの空間分布を予測できることを確かめた．
以上の結果は，i)αチタンにおいて，ひずみの再分配による局所的なすべり系の活動の活性化がひずみ速度の変化によって誘発される可能性があること，およびそれを抑制するロバスト性があること，ii)領域間の相互作用をより定量的に調査できる環境が整ったことを示している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の予定であった二相チタン合金の解析を主対象とするのを止めて，αチタンを主対象として研究を実施した．その理由は，二相チタン合金におけるひずみ再分配機構の定量的な評価のためには，αチタンの変形機構に対する知見が十分ではないと判断したためである．そのため，研究成果は得られているが，目標である二相チタン合金におけるひずみの再分配機構についての詳細な知見を得るまでには至らなかったため，進展状況を「やや遅れている」と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
αチタンや二相チタン合金の変形機構を調査するにつれて，二相チタン合金の変形機構の理解には，まずはαチタンの変形機構の詳細な理解が必要であることがより鮮明となった．したがって，次年度についても，αチタンに関する研究は継続し，それと並行して二相チタン合金に関する研究も実施する．αチタンについては，すべり系の活動だけでなく，領域間の相互作用と双晶の発生の関係の調査も視野にいれて研究を実施し，αチタンの変形機構のより深く大域的な理解を目指す．
上記研究の進展のために，これまでの研究で構築してきたイメージベース結晶塑性解析の環境と，すべり変形の起こりやすさの指標SOFを有効的に活用し，領域間の力学的相互作用をより定量的に評価し，変形しやすい領域と変形しにくい領域の相互作用とひずみの再分配機構の関係をより定量的に評価する．
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