In-situ観察に基づく超音波振動付加下における塑性変形挙動の理解とその応用

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金属の塑性変形時に超音波振動を付与することによって変形抵抗が低減する現象は，「Blaha効果」として広く知られ，金属加工への積極的な展開が進められている．本研究では，Blaha効果の詳細なメカニズムや発現条件を明らかにするためには，同効果をもたらす要因とされている，超音波重畳効果や転位への作用をはじめとする「体積効果」と，界面摩擦への作用である「表面効果」とを明確に切り分け，かつ定量的な指標によって評価すべきであるという考えのもと，「超音波振動下における材料の塑性流動現象のin-situ観察」による評価手法の確立を図るというものである．R4年度は主に，超音波振動付与の状態における材料の塑性流動現象のin-situ観察手法の確立を目指し，実験装置の構築を行った．そして，くさび状圧子（インデンタ）による押し込み試験を活用した装置を開発ことによって，せん断，切断，圧縮といった様々な変形場における超音波振動の影響の可視化を実現した．また，DIC解析を援用することで，材料内部の変形速度場，インデンタ壁面での材料すべり速度など，様々な変形場の特徴を定量化する手法を確立した．さらに，同装置を用いた可視化実験を実施することによって，超音波振動がもたらす「体積効果」と「表面効果」の影響を切り分け，それぞれの影響を定量的な指標をもってして評価を行うことで，超音波振動を付与した状態における変形抵抗モデルの構築を図った．