4次元的損傷分散概念に基づく多機能ヘテロ金属創製原理の創発

基于四维损伤分散概念的多功能异质金属生成原理的出现

• 批准号: 22H01359
• 负责人: 菊池 将一
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01359/
• 关键词: 金属疲労; 粉末冶金; 力学特性; 高輝度放射光; 破壊力学

本研究では，機械構造物の動的な破壊・破損を抑制するため，構造用金属材料のミクロ組織を周期制御してマクロに損傷を分散させる概念の確立を目的とする．チェーン状に連なる高強度相が低強度相を包み込む構造（3次元周期ヘテロ構造）に制御し，3次元構造における損傷分散の時間的変化を司ることにより，「強さ」と「しなやかさ」を兼ね備えた多機能金属を創製することは重要である．まず粉末冶金技術を駆使し，結晶粒径や元素拡散量の異なる周期ヘテロ構造金属（オーステナイト系ステンレス鋼，チタン合金，工業用純チタン）の創製に成功した．また，「高強度相が低強度相を包み込む」周期ヘテロ構造金属の特異な力学特性の解明には，各相の局所的な力学特性を把握することが必要である．そこで，稜間角の異なる複数の圧子を用いたインデンテーション法（二圧子法）によって，周期ヘテロ構造金属内の各相の局所的な応力-ひずみ関係を実験的に同定し，各相の降伏強度を定量化した．また，周期ヘテロ構造金属の損傷メカニズムに関する知見も得た．具体的には，放射光回折コントラストトモグラフィ(Diffraction contrast tomography: DCT)を用いて，まずは準静的な応力を負荷した際のヘテロ構造金属におけるミスオリエンテーション変化挙動を評価した．高輝度放射光を用いてヘテロ構造金属のミスオリエンテーション変化の負荷応力依存性を調べた結果，マクロな降伏応力より高い応力域においてネットワーク状の周期高強度相への損傷集中という特異な現象が生じ，粗大結晶粒組織の損傷が抑制されることを明らかにした．さらに，疲労き裂進展シミュレーションも行い，高強度相の形成割合が周期ヘテロ構造金属の疲労特性に及ぼす影響についても明らかにした．

This study で は, mechanical structure dynamic な broken 壊 の, broken を inhibit す る た め, structure with metal material の ミ ク ロ を cycle suppression し て マ ク ロ に damage を scattered さ せ る concept の established を purpose と す る. チ ェ ー ン shape に even な る high strength phase が low intensity phase を package み 込 む structure (3 dimensional cycle ヘ テ ロ structure) に royal し, 3 dimensional structure に お け る damage spread の time variations of を department る こ と に よ り, "strong さ と" し な や か さ "を and ね prepared え た function more metal を created す る こ と は important で あ る. ま ず powder metallurgy technology を 駆 し, crystal grain size company, bulk quantity の や elements different な る cycle ヘ テ ロ structure metal (オ ー ス テ ナ イ ト department ス テ ン レ ス steel, チ タ ン alloy, industrial pure チ タ ン) の created に successful し た. ま た, を "high strength phase が low intensity phase package み 込 む" cycle ヘ テ ロ structure metal の specific な mechanical characteristics の interpret に は, な mechanical characteristics of each phase の bureau を grasp す る こ と が necessary で あ る. そ こ で, edge Angle between の different な る plural の 圧 son を with い た イ ン デ ン テ ー シ ョ ン method (second son 圧 method) に よ っ て, cycle ヘ テ ロ structure metal の within each phase の bureau of な 応 force - ひ ず み masato is を be 験 に with fixed し, each phase の yield strength を quantitative し た. Youdaoplaceholder0, periodic ヘテロ construct metal damage メカニズムに related する views また obtain た. Specific に は, radiation light inflexion コ ン ト ラ ス ト ト モ グ ラ フ ィ (Diffraction contrast tomography: DCT) を with い て, ま ず は of quasi static な を 応 force load し た interstate の ヘ テ ロ structure metal に お け る ミ ス オ リ エ ン テ ー シ ョ ン variations change dynamic を 挙 review 価 し た. Micromixer mixing effect degree of radiation light を using い て ヘ テ ロ structure metal の ミ ス オ リ エ ン テ ー シ ョ ン 応 force variations change の load dependency を adjustable べ た results, マ ク ロ な subjugate 応 force よ り high い 応 force field に お い て ネ ッ ト ワ ー ク shape の cycle high strength phase へ の damage concentrated と い な phenomena う が じ, Coarse-grained crystalline grain tissue is damaged by が inhibition of される とを とを and ら ら に た た た. さ ら に, exhausted 労 き crack progress シ ミ ュ レ ー シ ョ ン も い, cut close が cycle are high strength の form ヘ テ ロ structure metal の exhausted 労 characteristics に and ぼ す influence に つ い て も Ming ら か に し た.

项目成果

ORCID

• DOI: 10.5195/jmla.2017.89
• 发表时间: 2017-04
• 期刊: Journal of the Medical Library Association : JMLA
• 作者: Evan Sprague

Clarification of innovative deformation mechanism in harmonic structure materials and creation of design principle for structure materials for next generation

阐明调和结构材料的创新变形机制并创建下一代结构材料的设计原理

• 发表时间: 2019
• 作者: 長野健太郎;川畑美絵;上田大記;南谷大樹;GuyDirras;飴山惠;Kei Ameyama
• 通讯作者: Kei Ameyama

静岡大学教員データベース

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