Realization of reversible plasticity in metals by mechanical control of self-organized dislocation structure

通过自组织位错结构的机械控制实现金属的可逆塑性

• 批准号: 22K18754
• 负责人: 澄川 貴志
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18754/
• 关键词: 自己組織化; 転位構造; 金属; 可逆塑性; 繰り返し負荷

R4年度の研究実績は、以下のように纏めることができる。繰り返し変形中のマイクロサイズの材料中に形成される疲労転位構造を数値計算することを目的として、疲労現象の代表的な反応拡散系であるWalgreaf-Aifantis（WA）モデルに着目することとしたが、そのモデルに実現象との矛盾点があることを指摘し、改良を行った。一次元解析モデルを用いて検証を行った後、二次元解析モデルに拡張して、物理的解釈を考慮に入れながら拡散定数の異方性を調整することで、マクロ材の特徴的な疲労転位構造であるvein、channelおよびladder-like structure等の再現に成功した。さらに、材料の自由表面における境界条件を検討し、マイクロ材料中の疲労転位構造のシミュレーションに成功した。実験では、ニッケル単結晶を用意し、単一すべり方位を有するマイクロサイズの試験片を作製した。試験片は、寸法を異なるものを用意し、更にその内部の転位が繰り返し数の増加によってどのような変化を起こすかを特定するために、複数の試験片を用意した。この複数の試験片に対して繰り返し数の異なる疲労試験を実施し、薄片化を行って内部観察することで、転位構造の発展の様子を明らかにした。試験片表面から約１μｍの領域では、表面からの影響を強く受け、マクロ材で形成されるveinが形成されないことを明らかにした。さらに、転位密度が低い領域では、すべり方向と平行な転位線とバーガースベクトルを有するらせん転位が多数存在することを確認した。このらせん転位は、「可逆的な塑性変形」を実現するために重要な要素であり、申請当初に予測していたものと同じ結果となった。寸法の異なるマイクロ試験片においては、同じ応力振幅であっても寸法の小さい試験片の方がより巨大な塑性ひずみ振幅を生じていることを明らかにした。

R4 annual research achievements, the following The structure of fatigue in the material is calculated according to the purpose and the representative of fatigue phenomenon. After one-dimensional analysis, two-dimensional analysis, expansion and physical solution are considered, and the dispersion number and anisotropy are adjusted. The characteristics of the material are successfully reproduced, such as vein, channel and ladder-like structure. In this paper, the free surface condition of the material is discussed, and the structure of the fatigue site in the material is successfully developed. For example, if you want to make a test piece, you can make a test piece. The purpose of the test piece is to vary the size and method, and the purpose of the plurality of test pieces is to specify the changes in the internal position as the number of internal positions increases. The number of test pieces is different, the number of test pieces is different, and the number of test pieces is different. The surface of the test piece is about 1μm, and the influence of the surface is strong, and the film is formed. In addition, it is confirmed that the density of the position is low and the direction is parallel to the position line. The "reversible plastic deformation" is realized in the first place, and the application is predicted in the second place. The test piece of the method is different from the test piece of the method. The test piece of the method is different from the test piece of the method. The test piece of the method is different from the test piece of the method.

项目成果

Characteristic Fatigue of Micro-Sized Single Crystal Nickel

微米级单晶镍的疲劳特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomoki Sakata;Sayo Terasaki;Hiroki Saito;Sorachi Fujimoto;Ichiro Ueno;Taishi Yano;Koichi Nishino;Yasuhiro Kamotani;and Satoshi Matsumoto;犬伏正信;Y. Kawasaki and H. Takahashi;岩本悠宏;Takashi Sumigawa
• 通讯作者: Takashi Sumigawa

Observation of fatigue dislocation structure in micro-sized Ni single crystal specimen

微米级镍单晶试样疲劳位错结构的观察

• 发表时间: 2023
• 作者: Takashi Sumigawa

In Situ Observation of Fracture Dominated by a Single Dislocation and its Governing Mechanics

单位错主导断裂的原位观测及其控制机制

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Shimazaki;T. Sugimoto;H. Toda and H. Takahashi;Takashi Sumigawa
• 通讯作者: Takashi Sumigawa

Experimental Investigation of the Fatigue Behavior of Three-dimensionally Small Micro-sized Metals

三维小微米金属疲劳行为的实验研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 柳康太;大西領;Takashi Sumigawa
• 通讯作者: Takashi Sumigawa

疲労した金属の転位組織形成メカニズム解明への数理的アプローチ

阐明疲劳金属位错结构形成机制的数学方法

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Sugimoto;Y. Kawasaki;H. Toda and H. Takahashi;飛世昂大
• 通讯作者: 飛世昂大