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Watanabe, Chihiro ; Monzen, Ryoichi ; Ueji, Rintaro ; Miura, Hiromi ; 渡邊, 千尋 ; 門前, 亮一
概要:
金沢大学理工研究域機械工学系<br />Strain-rate and temperature dependences of deformation behavior of ultrafine-grained (UFGed) AZ61Mg
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alloy were examined. For this purpose, AZ61Mg alloy specimens were subjected to multi-directional forging (MDFing) under decreasing temperature conditions to have various grain sizes. The average grain sizes attained by MDFing to 1, 3, 6 and 9 passes were approximately 8, 2, 0.5 and 0.3 μm, respectively. A superior balance of the mechanical properties of strength and ductility at room temperature was achieved by MDFing to three passes and over. The strain-rate sensitivity of mechanical properties of the MDFed specimens increased with decreasing grain size. The specimens with grain sizes of 0.5 and 0.3 μm (0.5 or 0.3 specimen) exhibited stronger strain-rate and temperature dependences of total elongation than those with grain sizes of 8 and 2 μm (8 or 2 specimen). This can be partially ascribed to grain-boundary sliding, since an AFM observation revealed the occurrence of room-temperature grain-boundary sliding in the 0.3 specimen. The activation volume V* for the 8, 2 and 0.5 specimen increased with increasing temperature, while the 0.3 specimen exhibited an inverse temperature dependence of V*. This suggests a change in deformation mechanism with decreasing grain size as well as the occurrence of grain-boundary sliding. © 2017 The Minerals, Metals & Materials Society and ASM International<br />Embargo Period 12 months<br />The final publication is available at www.springerlink.com/article/10.1007/s11661-017-4303-7
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井澤, 幸太郎 ; 小澤, 敦 ; 北, 和久 ; 渡邊, 千尋 ; 門前, 亮一
概要:
Cu-2.0wt%Ni-0.5wt%Si, Cu-1.4wt%Ni-0.6wt%Co-0.5wt%Si (0.6%Co) and Cu-1.0wt%Ni-1.0wt%Co-0.5wt%Si (1.0%Co) alloys produced
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by combining cold rolling to a 25% and a 90% reduction with aging treatment are employed to investigate the effects of Co on the strength and microstructure of Cu-Ni-Co-Si alloys. Aging the 0.6%Co and 1.0%Co alloys at 525, 425 and 325℃ produces orthorhombic (Ni, Co)2Si precipitates that have the same crystal system as Ni2Si precipitates formed in the 0%Co alloy. The larger the amount of Co in the three alloys is, the higher the dislocation density in the alloys peak-aged and rolled to a 25% and a 90% reduction is. The amounts of deformation twins observed in the 0.6%Co and 1.0%Co alloys peak-aged at 525℃ and rolled to a 90% reduction are much larger than that observed in the 0%Co alloy peak-aged at 525℃ and rolled to a 90% reduction. The strength and electrical conductivity of the three alloys initially aged at 525℃, rolled to a 25% reduction and re-aged at 425℃ (A25RA), or aged at 525℃, rolled to a 90% reduction and re-aged at 325℃ (A90RA) becomes higher as the Co content increases. The increase in strength with increasing the Co content is attributed to decrease in the inter-precipitate spacing and increase in the dislocation density for the A25RA alloys, and increase in the amount of deformation twins in addition to decrease in the inter-precipitate spacing and increase in the dislocation density for the A90RA alloys.
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渡邊, 千尋 ; Watanabe, Chihiro
概要:
金沢大学理工研究域機械工学系<br />冷間多軸鍛造加工（MDF）で作製したナノサイズの変形双晶を高密度に含むAZ80Mg合金の変形挙動と破壊様式のひずみ速度依存性と温度依存性の理解に向けて，以下の項目を実施した．i) 機械的特性のひずみ速
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度・温度依存性の調査，ii) 低温・短時間の焼鈍による機械的特性の変化，iii) 降温MDF材の結果との比較検討．冷間MDF後の試料内部には高密度の変形双晶が形成されていた．MDFパス数の増加に伴い，双晶境界間隔λが減少した．平均双晶境界間隔は，5パス，10パス，20パス加工後の試料において，それぞれ，λ＝1.0，0.8，0.4 μmであった．これらの試料の引張試験の結果，双晶境界間隔の減少及び，ひずみ速度の増加に伴い，応力レベルは増加するが，破断伸びは減少した．引張試験より得られた0.2％耐力とひずみ速度の関係より，ひずみ速度感受性指数mを求めた．m値は，双晶境界間隔の減少に伴い，増加した．また，ひずみ速度急変試験から求めたm値を用いて，活性化体積V*を算出した．冷間MDF材のV*はいずれの粒径においても正の温度依存性を示した．一方，変形双晶を含まない降温MDF材のV*は，平均結晶粒径1μm以下で負の温度依存性を示した．このような，冷間MDF材と高温MDF材の変形挙動の温度依存性の相違は，結晶粒内の転位密度の違いに起因すると予想し，冷間MDF材に低温・短時間の焼鈍を施した．透過型電子顕微鏡観察，及びX線回折から，焼鈍後は転位密度が大幅に減少していることを確認した．焼鈍を施した試料では，活性化体積は温度に対して負の依存性を示した．超微細粒材料における，活性化体積の逆温度依存性を説明するモデルとして，「粒界の局所せん断」によるとするモデルと，「転位源の結晶粒内から粒界への遷移」によるとするモデルが提唱されている．本研究の結果は，後者のモデルを強く支持する物となった．<br />研究課題/領域番号:25102705, 研究期間(年度):2013-04-01 – 2015-03-31
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渡邊, 千尋 ; Watanabe, Chihiro
概要:
金沢大学理工研究域機械工学系<br />各種析出強化型銅合金に，高圧ねじり（HPT）加工を施し，加工硬化量及び，時効硬化挙動に付いて系統的な調査を行った．HPT加工による到達最高硬さ，及び続く時効強化挙動に及ぼす加工温度の影響を明らかにした
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．さらに，HPT加工後の自然時効が，続く人工時効に及ぼす影響についても明らかにした．以上の結果は，巨大ひずみ加工による結晶粒超微細化と析出強化の重畳の実現へ新たな知見を与えるものである．<br />The microstructure and aging behavior in Cu based age-hard enable alloys processed by high-pressure torsion (HPT) were systematically investigated. The effects of processing temperature on attainable maximum hardness by HPT and age-hardening behavior of the alloys after HPT were clearly explained. Moreover, the influence of natural aging on the artificial aging behavior of Cu-Be and Cu-T alloys systems were discussed. The obtained results in this study shed light on strengthening of the metallic materials by grain-refinement strengthening and precipitation hardening simultaneously.<br />研究課題/領域番号:25420775, 研究期間(年度):2013-04-01 - 2016-03-31
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論文
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渡邊, 千尋 ; Watanabe, Chihiro
概要:
Scを添加したAl-Mg合金及びAl-Mg-Si合金を作製し,高温における疲労挙動の調査を行った.その結果,Al-Mg合金においては,Al_3Sc粒子サイズが小さい場合には,運動転位による粒子のせん断が生じ疲労軟化を示し,粒子サイズが大きな
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場合には変形は均一となり疲労軟化は生じなかった.Al-Mg-Si合金においては,Scを添加する事で,・'-Mg_2Si析出物に加えてAl_3Sc粒子が析出し,このAl_3Sc粒子の存在により,変形の局在化を抑制し,疲労寿命が大きく改善する事を示した.<br />The effects of small amount of Sc addition on the fatigue properties of Al-Mg and Al-Mg-Si alloys at elevated temperatures have been examined. Cyclic softening after initial hardening is found in the Al-Mg alloys with small Al_3Sc particles, but no cyclic softening takes place in the alloys with larger particles. The cyclic softening is explained by a loss of particle strengthening through particle shearing within strongly strained slip bands. The larger Al_3Sc particles have a stronger retardation effect on the formation of fatigue-induced stable dislocation structure than small particles even at a high temperature. After peak-aging treatments, the Al-Mg-Si alloys has fine lath-shaped β' precipitates. In the Sc-containing Al-Mg-Si alloy, spherical Al_3Sc precipitates of about 11 nm in diameter are co-existed. The Al-Mg-Si alloy with Sc exhibits cyclic hardening to saturation, while the alloy without Sc shows clear cyclic softening after initial hardening. In the Sc-bearing Al-Mg-Si alloy, owing to the existence of non-shearable Al_3Sc precipitates, dislocations were uniformly distributed, resulting in the improvement of fatigue life.
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渡邊, 千尋 ; Watanabe, Chihiro
概要:
金沢大学理工研究域機械工学系<br />超微細粒バルクナノ純チタン(BN-Ti)の，組織と機械的性質を調査した．多軸鍛造加工時のパスひずみが大きいほど結晶粒が細かく強度も上昇しやすいことを明らかにした．変形機構は，結晶粒径の増加に従って，柱
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面すべり+錐面すべり→柱面すべり＋変形双晶へと遷移する事が明らかとなった．このような変形メカニズムについて，計算力学的観点から考察も行った．BN-Tiは生体用材料として魅力的な性質を持つ．そこで，BN-Tiに表面酸処理を施し、その骨細胞の生体接触挙動を調査した．市販Tiと比較して，表面処理後のBN-Tiでは骨細胞の接触角が極めて小さくなり、生体反応が優れることが示された．<br />Microstructure and mechanical properties of ultrafine-grained bulk nano-structured commercial purity titanium (BN-Ti) were systematically investigated. It was clarified that the larger the pass strain during the multi-directional forging processing, the finer the grains, and the higher the strength. The deformation mechanism of the BN-Ti transitions from "prismatic slip + pyramidal slip" to "prismatic slip + deformation twinning" as the grain size increases. The deformation mechanisms were also discussed from the viewpoint of computational mechanics.The BN-Ti has attractive properties as a biomaterial. The surface treatments of BN-Ti were carried out, and the biological contact behavior of the bone cells was investigated. The BN-Ti after the surface treatments exhibited that the contact angle of bone cells was extremely small and the biological reaction was superior, compared with the conventional commercial purity Ti.<br />研究課題/領域番号:17H03409, 研究期間(年度):2017-04-01 - 2020-03-31<br />出典：「TWIP効果を利用したバルクナノ工業用純チタンの超高強度化と高延性化の実現」研究成果報告書 課題番号17H03409（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/report/KAKENHI-PROJECT-17H03409/17H03409seika/)を加工して作成
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論文
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渡邊, 千尋 ; Watanabe, Chihiro
概要:
金沢大学理工研究域<br />本研究ではAl-Mg-Sc合金を用いて,第二相析出物を含む超微細結晶粒材料の疲労挙動と転位組織の関係を明らかにしようとした研究であり,平成16年度はAl-1mass%Mg-0.27mass%Sc合金のECAP後
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の試料における,焼鈍に伴う機械的特性の変化特に高サイクル疲労挙動について調査を行った.1.ECAP後の試料(ECAP材)は降伏応力・引張強さ(303,333MPa)は高いが,降伏後直ちにネッキングを生じ応力低下を引き起こし早期破断(破断伸び:8.5%)に至る.2.ECAP後試料に350℃に置いて15分,1時間の焼鈍を施した試料では,降伏応力と引張強さは低下するが,均一伸び・破断伸びは改善した.3.降伏応力の30%〜60%の一定応力振幅下での高サイクル疲労寿命はECAP材が一番短く,焼鈍を施すことで2倍以上の疲労寿命の改善が見られた.4.ECAP材では繰り返し変形中に動的回復・再結晶により結晶粒径が200nmから1μm以上へと粗大化している箇所が観察され,このような箇所で変形の局在化が起こるため疲労寿命が短くなると理解できる.5.一方,両焼鈍材では結晶粒内・粒界に析出したAl_3Sc析出物により,ECAP材に見られたような動的回復・再結晶は抑止される.その結果,変形の局在化は生じず変形は均一となり,疲労寿命が改善する.また,ECAP加工を施していない通常の材料に時効熱処理を施し,ECAP材と同じ程度の析出物サイズを持つ試料を作成し同様な試験を行い,Al_3Sc析出粒子の分散状況の変化に伴う,繰り返し変形挙動と内部転位組織の変化の調査も行った.その結果,Al_3Sc析出粒子が小さいとき(4〜5nm程度)は運動転位による粒子のせん断が起こり,疲労軟化が起こること,一方大きいときには変形は均一となり,疲労軟化現象が生じないことを明らかにした.<br />研究課題/領域番号:15760489, 研究期間(年度):2003 – 2004<br />出典：「超微細結晶粒を持つAl-Mg-Sc合金の繰り返し変形における転位組織図の構築」研究成果報告書 課題番号15760489（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所））（https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-15760489/)を加工して作成
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図書 |
図書
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渡辺義見 [ほか] 共著
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