Fe-Mn-Si系制振ダンパー合金における可逆的塑性変形機構の徹底解明

彻底阐明Fe-Mn-Si减振合金的可逆塑性变形机制

• 批准号: 21H01659
• 负责人: 澤口 孝宏
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01659/
• 关键词: マルテンサイト変態; 双晶変形; 低サイクル疲労; 制振ダンパー; 弾塑性変形; 疲労; 部分転位; 双晶

本研究では、繰り返し弾塑性変形下で、γ→εマルテンサイト変態を伴う可逆的な反復転位運動により、従来の鋼材と比較して約10倍の疲労寿命を有するFe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si (wt.%)合金（FMS合金）について、新たな材料設計にとって重要となる可逆的塑性変形の機構を徹底解明する。具体的には、変形誘起マルテンサイト変態の特性温度で決まる三つの温度域（Ｉ：εすべり支配、II：二方向γ→εマルテンサイト変態支配、III：γ変形双晶支配）のうち、温度域I、IIIで疲労寿命が低い課題の解決を目指す。本年度は、三つの温度域（Ｉ、II、III）に対し、塑性変形メカニズムの可逆性の程度を定量的に測定し、塑性変形メカニズムがき裂発生・進展に及ぼす影響を解明する。共通の素過程であるショックレー部分転位運動の可逆性に注目し、SEM-EBSDやAFMによる変形組織解析を行った。変形組織解析と表面解析を組み合わせることにより、変形帯を構成する組織要素（マルテンサイト／双晶／転位）を同定しつつ、その中に存在する部分転位密度とその可逆性を評価した。単結晶FMS合金（変形軸001、111、414）と多結晶FMS合金における様々な方位の結晶粒を対象試料として、各温度と様々な繰り返し変形ステージ（繰り返し数N）で、引張、および引張後圧縮した試料の変形組織と表面起伏の解析を行って、各温度の塑性変形メカニズムとその可逆性を調査した結果、温度域Iではεすべり、温度域IIではγ拡張転位すべりと二方向マルテンサイト変態により表面起伏の可逆変化が確認された。一方温度域Iではγ／ε界面に割れが生じやすいことがNf低下の一因であることが明らかになった。加工熱処理による組織微細化は温度域Iでマルテンサイト変態の進行を抑制することによりNfを上昇させる効果があることもわかった。

This study で は, Qiao り return し 弾 plastic - shaped で, gamma - epsilon マ ル テ ン サ イ ト を - state with う reversible な repeatedly planning a movement に よ り, 従 to の steel と compare し て about 10 times の を have exhausted 労 life す る Fe - 15 mn si 8-10 cr - ni - 4 (wt. %) alloy (FMS) alloy に つ い て, new た な material design に と っ て important と な る reversible plastic - shaped の institutions を thoroughly interpret す る. Specific に は, - induced マ ル テ ン サ イ ト - state の characteristic temperature で definitely ま る three つ の temperature field (I: epsilon す べ り dominance, II: the second direction of gamma - epsilon マ ル テ ン サ イ ト - state domination, III: gamma - shaped twin domination) の う ち, temperature field I and III で exhausted 労 life が low い subject の solve を refers す. は this year, three つ の temperature field (I, II, III) に し seaborne, plastic - メ カ ニ ズ ム の degree of reversible の を quantitative determination of に し, plastic - メ カ ニ ズ ム が き crack raw 発 に, progress and ぼ す influence を interpret す る. Common の element process で あ る シ ョ ッ ク レ ー の reversible に noticeable part of planning a movement し, SEM - EBSD や AFM に よ る - shaped line organization analytical を っ た. - type organization と surface parse を group み close わ せ る こ と に よ り, - 帯 を constitute す る organizational elements (マ ル テ ン サ イ ト / twin/planning) with fixed し を つ つ, そ の に exist す る part of planning a density と そ の reversible を review 価 し た. 単 crystallization FMS alloy (001, 111, 414) - shape axis と more crystalline FMS alloy に お け る others 々 な bearing の crystals を like sample seaborne と し て, various temperature と others 々 な Qiao り return し - shaped ス テ ー ジ (Qiao り return し number N) で, extension, お よ び protracted war led 圧 shrinkage し た sample の - shaped tissue と dimple の parsing line を っ て, various temperature の Sex - shaped メ カ ニ ズ ム と そ の reversible を survey し た results, the temperature field I で は epsilon す べ り, temperature field II で は gamma company, zhang planning a す べ り と two direction マ ル テ ン サ イ ト - state に よ り dimple の reversible variations change が confirm さ れ た. A temperature field I で は gamma/epsilon interface に cut れ が raw じ や す い こ と が low Nf の due to で あ る こ と が Ming ら か に な っ た. Processing hot 処 Richard に よ る organization ultra-micronization model.the は temperature field I で マ ル テ ン サ イ ト - state to を の inhibit す る こ と に よ り Nf を rise さ せ る unseen fruit が あ る こ と も わ か っ た.

项目成果

高疲労寿命鉄基合金の開発と制振ダンパーへの応用

高疲劳寿命铁基合金的研制及其在减振器中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Akiyasu Yamamoto and Rene Flukiger;澤口孝宏
• 通讯作者: 澤口孝宏

se control of buildings with Fe-high Mn alloys with dual γ/ε phase deformation microstructure

γ/ε双相变形显微组织铁高锰合金建筑的SE控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahiro Sawaguchi;Ilya Nikulin;Fumiyoshi Yoshinaka;Susumu Takamori;Terumi Nakamura;Atsumichi Kushibe;Yasuhiko Inoue;Kenji Umemura;Yuya Chiba;Hiroaki Otsuka
• 通讯作者: Hiroaki Otsuka

Development of ferrous-based weldable seismic damping alloy with prolonged plastic fatigue life

• DOI: 10.1016/j.scriptamat.2021.113815
• 发表时间: 2021-05
• 期刊: Scripta Materialia
• 影响因子: 6
• 作者: Fumiyoshi Yoshinaka;T. Sawaguchi;S. Takamori;Terumi Nakamura;G. Arakane;Yasuhiko Inoue;S. Motomura;A. Kushibe

Influence of Annealing Microstructure on the Low-cycle Fatigue Properties and Fatigue Microstructure of a Fe–15Mn–10Cr–8Ni–4Si Seismic Damping Alloy

退火组织对Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si抗震合金低周疲劳性能及疲劳组织的影响

• DOI: 10.2355/isijinternational.isijint-2021-211
• 发表时间: 2022
• 期刊: ISIJ International
• 影响因子: 1.8
• 作者: Nikulin Ilya;Sawaguchi Takahiro;Yoshinaka Fumiyoshi;Takamori Susumu;Kimura Yuuji
• 通讯作者: Kimura Yuuji

Improvement of Shape Memory Effect by Optimizing Thermal and Mechanical <i>γ</i> → <i>ε</i> Martensitic Transformation by Hot Rolling

通过优化热轧<i>γ</i>→<i>ε</i>马氏体相变来改善形状记忆效应

• DOI: 10.2355/isijinternational.isijint-2021-212
• 发表时间: 2022
• 期刊: ISIJ International
• 影响因子: 1.8
• 作者: Sawaguchi Takahiro;Nikulin Ilya;Chiba Yuya;Takamori Susumu
• 通讯作者: Takamori Susumu