【研究分野】構造・機能材料

【研究領域課題番号】26630343 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

低温時効 / ナノ構造変化 / 微細組織 / 平衡相 / 非化学量論組成 / 機械的性質 / 金合金 / 構造・機能材料 / マルテンサイト変態 / 生体材料 / 超弾性合金 / 強化機構 / 第二相

【研究成果の概要】

Au-Ti二元系およびCoを含む3・4元系合金を用い，OFZ法で単結晶化を試みたが作製に成功せず，包晶などの固相反応と推測された．このため多結晶を用いて研究した結果，Ti過剰非化学量論組成で良好な機械的性質を有すること，二元系では時効の影響が見られないが，Co添加合金では時効が起こることを明らかにした．二元系の平衡析出相はA15 AuTi3であるが，Co添加によりL12相となった．この析出相の寸法はサブnm～数マイクロと比較的大きく，さらにAPBや空孔クラスタなどのナノ構造変化は認められなかったことから，時効による低温異常強化はCo添加で安定化したL12析出相に起因すると考えられた．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】構造・機能材料

【研究領域課題番号】26289262 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

粒子分散強化 / 延性破壊 / 加工硬化 / 塑性加工 / ボイド生成 / 局部伸び / 軟質粒子 / 塑性変形 / FE-SEM / 加工軟化 / 延性 / 転位密度 / 構造・機能材料 / 機械的性質 / 鉄鋼材料 / 析出強化 / 強ひずみ加工 / 電気抵抗 / 軟質粒子分散鋼 / Cu粒子 / 析出 / 分解 / 不均一変形 / ナノボイド

【研究成果の概要】

鉄鋼材料の高強度化に利用される分散粒子のうち、本研究では鉄基地に対して軟質であるCu粒子の変形と破壊における役割について調査を行った。炭化物や窒化物などの一般的な硬質分散粒子は、それを基点として破壊を誘発するため、高強度化には有効であるが、延性は著しく損なう傾向にある。しかし、軟質Cu粒子は、鋼の延性をあまり損なうことなく強度を上昇させることを可能にすることを明らかにした。その理由として、材料の冷間加工に伴い粒子自身が塑性変形、高ひずみでは分解を生じて、粒子界面近傍での応力・ひずみ集中を軽減する機構を明らかにした。得られた知見は、鋼のさらなる高強度化に重要な指針を与えることを示唆している。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)

【研究分野】構造・機能材料

【研究領域課題番号】26220907 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

形状可変材料 / 相変態 / 第一原理計算 / 界面制御 / 医療・エネルギー材料 / 多機能材料 / 形状記憶合金 / 磁性形状記憶合金 / 強誘電体 / ドメインホモ界面 / 機械学習 / 微小材料試験 / 構造・機能材料 / ドメイン / ホモ界面 / マイクロ試験 / 長寿命化 / 機械的性質 / 高機能化 / 圧電材料 / ドメイン構造 / 相安定性 / 圧電体

【研究成果の概要】

医療やエネルギーに用いられる形状記憶合金や圧電材料などの形状可変材料は、形状と、力や磁場などの外場と、発生力などの材料の機能が相互に可逆的に関係する。形状変化の根源はドメインホモ界面の移動によるドメイン変換と相変態である。本材料の高機能化のために、ドメイン界面がスムーズに移動できるドメインホモ界面の構造とダイナミクスを明らかにし、また、高機能化のため、界面構造の制御と第一原理計算による格子軟化の制御により、移動中の摩擦を低減できる指導原理を打ち立て、実際に高・多機能の新形状可変材料を創成した。

【研究の社会的意義】

従来深く考えられていなかったホモドメイン界面構造を掘り下げ、幾何学的にまた実験的に明らかにした。特に、相安定性と結晶格子の軟化現象を結びつけ、予測した界面のねじれが実在することやその生成過程を明らかにした。本研究により、疲労変化の極めて少ない形状記憶合金、巨大な変形を示すチタン合金や磁場駆動複合材料、より高速応答の可能な強誘電体など、今後の医療・エネルギー分野で大きな工業発展が期待できる新材料を開発できた。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31

【配分額】182,000千円 (直接経費: 140,000千円、間接経費: 42,000千円)