1.

論文

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國峯, 崇裕 ; Kunimine, Takahiro
出版情報: 平成29(2017)年度 科学研究費補助金 若手研究(B) 研究成果報告書 = 2017 Fiscal Year Final Research Report.  2016-04-01 - 2018-03-31  pp.5p.-,  2018-06-04. 
URL: http://hdl.handle.net/2297/00052581
概要: 金沢大学理工研究域機械工学系<br />本研究ではZn,Si,Ni等の様々な固溶原子を固溶限近傍までCuに添加し,巨大ひずみ加工を行った際の力学的性質と組織の変化を,固溶原子濃度や価電子濃度,そして積層欠陥エネルギー(SFE)等の因子に着目 しながら系統的に調査した.ナノ組織Cu-Zn,Cu-Si合金の場合,強度の上昇は主としてSFEによって支配されることが明らかになった.一方,固溶原子の添加によってSFEの変化が生じないナノ組織Cu-Ni合金における強化は,転位のピン止め効果による巨大ひずみ加工中の回復の抑制に起因するものであると結論付けられた.<br />As an attempt to reveal the role of solid-solution atoms on deformation of Cu during the severe plastic deformation (SPD) process, effects of Zn, Si and Ni additions on mechanical properties and microstructure of Cu after the SPD process were systematically investigated up to the solid-solution limits of these atoms. Experimental results were considered in terms of concentration of solid-solution atoms, electron-atom ratio and the stacking fault energy (SFE). In the case of the nanostructured Cu-Zn and Cu-Si alloys, the increase of hardness correlated to the decrease of SFE as a function of electron-atom ratio. Decreased SFE by Zn and Si additions caused the enhanced strain-hardening during the SPD process. This led to the strengthening of the nanostructured alloys. On the other hand, hardening of nanostructured Cu-Ni alloy should be not related to the change of SFE. This hardening would be caused by dislocation pinning effect followed by suppression of recovery during the SPD process.<br />研究課題/領域番号:16K18259, 研究期間(年度):2016-04-01 - 2018-03-31 続きを見る
2.

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門前, 亮一 ; Monzen, Ryoichi
出版情報: 平成15(2003)年度 科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究成果報告書 = 2003 Fiscal Year Final Research Report.  2002-2003  pp.22p.-,  2004-03.  金沢大学理工研究域機械工学系
URL: http://hdl.handle.net/2297/00052641
概要: 本研究では,側方押し出し加工(ECAE)によって得られた,サブミクロンサイズの結晶粒径を持つAl-Mg-Sc合金超微細結晶粒材料を用いて,焼鈍に伴う組織変化と機械的特性特として引張特性・低サイクル疲労特性を調査し,以下のような結果を得た.( 1)Al-Mg合金に少量のSc添加によって,超微細結晶粒組織の熱的安定性は著しく改善し,再結晶温度が300℃より高くなる.(2)300℃で焼鈍を行ったとき組織と硬さの変化は次の通りである.焼鈍初期:結晶粒成長と結晶粒内の転位密度の減少により硬さは低下する.焼鈍中期:結晶粒内への微細なAl_3Sc相の析出により硬さは上昇する.結晶粒界は粒界上の微細なAl_3Sc析出相によってピン止めされるため,結晶粒の成長は強く抑制される.焼鈍後期:Al_3Sc析出相の粗大化成長と結晶粒の成長により硬さは低下する.結晶粒サイズとAl_3Sc析出物のサイズの間には線型関係が成り立ち,結晶粒の成長はAl_3Sc粒子径により支配される(3)焼鈍に伴う微視組織観察と集合組織観察結果より,結晶粒の成長に関わらず方位は変化しない連続再結晶によって微細結晶粒の成長が起こることをあきらかにした.(4)(1)〜(3)の組織観察結果より得られた知見を基に超微細結晶粒材料に焼鈍を施し,硬さが最高となる熱処理を施した試料の機械的性質の調査を行った.ECAE加工後の試料では降伏応力は熱処理を施した試料と比較して高い降伏・応力を示すが,均一伸びはほとんど示さず降伏後直ちにネッキングを起こし破断する.一方,熱処理後の試料においては若干降伏応力は小さくなるが,均一伸び・破断伸びは大幅に改善する.微視組織観察より,ECAE加工後の試料は強化工により導入された高密度の転位により強度は非常に高くなるが,塑性変形により容易に動的回復・再結晶によって,機械的性質は低下するのに対して,熱処理後の試料は結晶粒内に微細に析出したAl_3Sc析出粒子によって,転位の挙動・再配列は阻害され変形が均一となったために大きな伸びの改善が得られたと言える.(5)熱処理による超微細結晶粒材料の引張特性の改善から低サイクル疲労寿命の改善が期待されたが,熱処理を施した試料の疲労寿命はECAE加工のままの試料よりも低下した.これは熱処理試料中の整合Al_3Sc析出粒子が繰り返し変形中に転位によるせん断を受け,析出硬化への寄与が失われたためであると考えられる.<br />The microstructure evolution of an ultrafine grained Al-3wt%Mg-0.2wt% Sc alloy produced by equal channel angular pressing during annealing at 573 K or 623 K has been examined. Annealing at 623 K for a short time caused complete recrystallization of the ultrafine grains. The structure development at 573K can be divided into three stages as follows :(1)Initial stage (〜30min). The hardness decreases rapidly with annealing time and the grain size increases from 300 to 600 nm. The dislocation, density becomes lower by recovery, The grain growth and the reduction in dislocation density bring about the decrease in hardness.(2)Intermediate stage (30min〜11h). The hardness increases and the grain size remains almost unchanged. Fine precipitated Al_3Sc particles are formed in grain interiors. These particles cause primarily the increase of the hardness. The small Al_3Sc particles on grain boundaries pin grain boundaries and restrict their migration.(3)Later stage (11h〜). At this stage, again the grain growth occurs and the hardness decreases. This is because the pining force and the particle strengthening gradually decrease with increasing the Al_3Sc particle size. From the linear relationship between the grain size and Al_3Sc particle radius, it is concluded that the grain growth is controlled by the rate of coarsening of the Al3Sc particles.Plastic-strain-controlled low-cycle fatigue tests of an Al-Mg-Sc alloy containing Al_3Sc particles with average diameters 4 nm and 11nm were carried out. The results and conclusions are summarized as follows :(1)Specimens with Al_3Sc particles of 4nm in diameter show cyclic softening at higher plastic-strain amplitudes (ε_<pl>【greater than or equal】1×10^<-3>). All other specimens show cyclic hardening to saturation.(2)Dislocations were very uniformly distributed in specimens with Al_3Sc particle of 11nm in diameter. At higher strain amplitudes, the slip bands were observed in specimens with Al_3Sc particles of 4nm in diameter.(3)The fatigue softening of specimens with 4 nm Al_3Sc particles is unambiguously related to the dissolution of the Al_3Sc particles within the slip bands.<br />研究課題/領域番号:14550652, 研究期間(年度):2002-2003<br />出典:「ECAE法による超微結晶Al-Mg-Sc合金の熱的安定性の向上と疲労特性の評価」研究成果報告書 課題番号14550652 (KAKEN:科学研究費助成事業データベース(国立情報学研究所))   本文データは著者版報告書より作成 続きを見る
3.

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渡邊, 千尋 ; Watanabe, Chihiro
出版情報: 平成16(2004)年度 科学研究費補助金 若手研究(B) 研究概要 = 2004 Research Project Summary.  2003 – 2004  pp.2p.-,  2016-04-21. 
URL: http://hdl.handle.net/2297/00061123
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 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 続きを見る