Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

強度 / 靭性 / 破壊 / 疲労 / クリープ / 応力腐食割れ / 超塑性 / 摩耗 / その場観察 / TEM / ドメイン / 電子顕微鏡法 / セラミックス / 破壊・変形 / 粒界・界面 / 転位 / 原子配列

実際に材料を使用する外的な刺激の下における構造および特性の相関性を明らかにすることが実用材料の本当の構造-特性の相関性を理解することにつながる.本研究プロジェクトでは,外的な刺激を加えながら観察を行うその場電子顕微鏡法の開発およびその材料への応用を目的として研究を行った.応力を加えた際のセラミックス中の転位の運動・双晶界面の形成などを直接観察した他,圧電材料でのドメイン移動を直接観察することに成功したなどの成果が得られた.

強度 / 靭性 / 破壊 / 疲労 / クリープ / 応力腐食割れ / 超塑性 / 磨耗 / 耐熱材料 / 軽量化 / ユビキタス元素 / 金属組織学 / 金属間化合物 / 加工熱処理

本研究ではTi合金や耐熱鋼に替わる高比強度Fe_3Al基耐熱合金の開発を目指し、結晶粒微細化による高靭性化、600℃までの高温強度と高温安定性について調べた。その結果、600℃程度までの用途を想定したFe_3Al基耐熱合金の設計指針として、温間加工中に微細なκ-Fe_3AlC炭化物を導入すると母相の結晶粒が細分化され、低温側での強化に有効なこと、及び、本合金への少量のMoの添加は600℃までの降伏強度と温間加工組織の安定性を向上するのに有効であることを見出した。

水素脆性 / 疲労 / 遅れ破壊 / 環境脆化 / 電子顕微鏡観察 / 電子線回折 / 高強度綱 / 生体材料 / 力学物性 / 格子欠陥 / 強度 / 破壊 / 応力腐食割れ / 生体・福祉材料 / 高強度鋼 / 点欠陥 / 原子空孔 / 表面反応

鋼の疲労特性が環境の影響を受け、それに水素が関与していることはよく知られているが、その機構解明と対策が課題である。本研究の目的はわれわれが提案している新しい鋼の水素脆性機構、水素による塑性変形における原子空孔生成の助長とその凝集による破壊抵抗の低下、に基づき、とくに環境変動による水素脆性の増大を調べることである。本研究ではまず疲労のいろいろな段階にある高強度鋼について、生成した欠陥を水素をプローブとして検出し、疲労損傷に原子空孔の生成があること、欠陥と水素との相互作用によって疲労特性の劣化と、逆に水素脆化感受性が増大することを実証した。そして、遅れ破壊試験において負荷荷重及び水素ポテンシャルの変動によって早期に破断するとともに、荷重と水素ポテンシャル変動の相乗効果があること、また、200℃程度の低い温度で焼きなます回復処理によって疲労寿命が改善されることを実証した。また、最近注目されている口腔内での歯科矯正材料についても同様な観点から水素脆性が起きることを明らかにした。さらに、提案している水素脆性機構モデルの中核となっている原子空孔密度の増加とその凝集を実証するために、今までの水素昇温分析とともに、集束イオンビーム加工法によって電子顕微鏡観察試料を作製し、破面近傍の変形組織の観察から局所的な非晶質化を伴ってき裂が進展すること、さらに水素マイクロプリント法によって水素をトラップする欠陥の局所分布を観察した。また、試料表面の原子配列状態をナノスケールで観察するために、動的な電子線回折法が有用であることを確認した。

【研究分担者】
山本剛久	名古屋大学	大学院・工学研究科	教授	(Kakenデータベース)
溝口照康	東京大学	生産技術研究所	准教授	(Kakenデータベース)
柴田直哉	東京大学	大学院・工学系研究科	准教授	(Kakenデータベース)
着本享	東北大学	原子分子材料科学高等研究機構	講師	(Kakenデータベース)
佐藤幸生	東京大学	大学院・工学系研究科	助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
小林正和	早稲田大学	各務記念材料技術研究所	教授	(Kakenデータベース)