Quantitatively evaluating respective contribution of austenite and deformation-induced martensite to flow stress, plastic strain, and strain hardening rate in tensile deformed TRIP steel

Mao, W.; Gao, S.*; Gong, W.; Bai, Y.*; Harjo, S.; Park, M.-H.*; 柴田 曉伸*; 辻 伸泰*

Acta Materialia, 256, p.119139_1 - 119139_16, 2023/09

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.119139

変形誘起塑性(TRIP)鋼は、変形誘起マルテンサイト変態(DIMT)に伴う加工硬化率の向上により、強度と延性の優れた組み合わせを示す。TRIP鋼や合金の加工硬化挙動におけるDIMTの役割を定量的に評価することは、強度と延性の両立を可能にする先進材料を設計するための指針を与えるが、変形中に相組成が変化し続け、応力と塑性ひずみの両方が構成相間で動的に分配されるため、その評価は困難である。本研究では、Fe-24Ni-0.3C(wt.%)TRIPオーステナイト鋼の引張変形とその場中性子回折測定を行った。中性子回折測定による応力分割と相分割に基づく解析手法を提案し、試験片の引張流動応力と加工硬化率を、オーステナイト母相,変形誘起マルテンサイト、DIMT変態速度に関連する因子に分解し、試料の加工硬化挙動における各因子の役割を考察した。さらに、回折プロファイル解析により測定した転位密度を用いてオーステナイトとマルテンサイト間の塑性ひずみ分配を間接的に推定し、材料中のオーステナイトとマルテンサイト間の応力・ひずみ分配の全体像を構築した。その結果、変形誘起マルテンサイト変態速度とマルテンサイトが負担する相応力の両方が、材料の全体的な引張特性に重要な役割を果たしていることが示唆された。提案した分解解析法は、TRIP現象を示す多相合金の機械的挙動を調べるために広く適用できる可能性がある。

Grain refinement in titanium prevents low temperature oxygen embrittlement

Chong, Y.*; Gholizadeh, R.*; 都留 智仁; Zhang, R.*; 井上 耕治*; Gao, W.*; Godfrey, A.*; 光原 昌寿*; Morris, J. W. Jr.*; Minor, A. M.*; et al.

Nature Communications (Internet), 14, p.404_1 - 404_11, 2023/02

https://doi.org/10.1038/s41467-023-36030-0

チタンは格子間酸素によって脆化する。特に極低温では顕著な脆化挙動を示すため、チタンやその合金の製造において酸素含有量を厳しく管理する必要がある。この問題を解決するために、我々は結晶粒の微細化という構造戦略を提案した。77Kで非常に脆い粗粒の組織と比較して、Ti-0.3wt.%Oの超微細粒(UFG)組織(粒径2.0m)は、UFG組織特有の超高降伏強度を維持したまま均一延びを1桁上昇させることに成功した。UFG Ti-0.3wt.%Oにおけるこの特異な強度-延性相乗効果は、粒界凝集エネルギー向上に寄与する希薄な酸素の粒界偏析と優れたひずみ硬化能に寄与する転位の活性化の複合効果によって達成された。この方法は、低温での高強度Ti-O合金の応用の可能性を高めるだけでなく、格子間固溶硬化による延性の低下を生じる他の合金系にも適用できる可能性がある。

New isomers in Cf

Orlandi, R.; 牧井 宏之; 西尾 勝久; 廣瀬 健太郎; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 伊藤 由太; 洲嵜 ふみ; 永目 諭一郎*; et al.

Physical Review C, 106(6), p.064301_1 - 064301_11, 2022/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.106.064301

The nuclear structure of Cf produced by the O+Cf multinucleon transfer reaction was investigated using -ray spectroscopy. Analysis of the -ray spectrum of Cf revealed the presence of multiple long-lived (isomeric) excited states at low excitation energies. The energies and half-lives of the isomers contain information on the proton and neutron orbits in the heavy-element region and the deformation of atomic nuclei, and are important data to predict the properties of nuclei in the "island of stability".

Non-destructive characterization of the spatial variation of / lattice misfit in a single-crystal Ni-based superalloy by energy-resolved neutron imaging

Malamud, F.*; Santisteban, J. R.*; Gao, Y.*; 篠原 武尚; 及川 健一; Tremsin, A.*

Journal of Applied Crystallography, 55(2), p.228 - 239, 2022/04

https://doi.org/10.1107/S1600576722000164

Lattice misfit in nickel-based superalloys is one of the important microstructural parameters that control their mechanical properties, such as creep behaviour at high temperatures. Here, energy-resolved neutron imaging experiments are performed at a spallation neutron source to determine the spatial variation of lattice misfit on a second-generation nickel-based single-crystal superalloy specimen produced from a failed low-cycle fatigue specimen. An analysis of the position and width of those Laue peaks in the obtained transmission spectra allows determination of the lattice parameters of the and phases that compose the specimen, as well as the strain misfit and the misorientation between them. An analytical model is developed to describe the full wavelength pattern of Laue peaks arising from a specimen composed of two single crystals, and this model is used to perform least-squares refinements of the spectra measured at different positions of the specimen.

Crystalline fully carboxylated polyacetylene obtained under high pressure as a Li-ion battery anode material

Wang, X.*; Tang, X.*; Zhang, P.*; Wang, Y.*; Gao, D.*; Liu, J.*; Hui, K.*; Wang, Y.*; Dong, X.*; 服部 高典; et al.

Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 12(50), p.12055 - 12061, 2021/12

https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.1c03734

置換ポリアセチレンは、ポリアセチレン骨格の化学的安定性,物性,付加機能の向上が期待されるが、その多様性は非常に限られている。今回我々は、固体のアセチレンジカルボン酸に外圧を加えることにより、従来の方法では合成が非常に困難であったトランス-ポリアセチレン骨格上のすべての炭素がカルボキシル基に結合した結晶性のポリ-ジカルボキシルアセチレンができることを報告する。重合は、水素結合を利用したトポケミカル反応であった。このユニークな構造は、カルボニル基の極めて高い含有量とポリアセチレン骨格の高い導電性を組み合わせたもので、リチウムイオン電池(LIB)負極として高い比容量と優れたサイクル/レート性能を示す。我々は、完全に機能化された結晶性ポリアセチレンを紹介し、高分子LIB材料や活性基を多く含む高分子材料合成のために圧力重合が有力な方法であることを提案する。

Monitoring residual strain relaxation and preferred grain orientation of additively manufactured Inconel 625 by in-situ neutron imaging

Tremsin, A. S.*; Gao, Y.*; Makinde, A.*; Bilheux, H. Z.*; Bilheux, J. C.*; An, K.*; 篠原 武尚; 及川 健一

Additive Manufacturing, 46, p.102130_1 - 102130_20, 2021/10

https://doi.org/10.1016/j.addma.2021.102130

Microstructures produced by Additive Manufacturing (AM) techniques determine many characteristics of components where these materials are used. Residual stress and texture are among those characteristics, which need to be optimized. In this study, we employ energy-resolved neutron imaging to investigate, non-destructively, the uniformity of texture and to map the distribution of strain due to residual stress in Inconel 625 samples. The samples used in this study were printed by a direct metal laser melting additive manufacturing technique. Strain and texture variation are measured at room temperature as well as their changes during annealing at 700C and 875C in a vacuum furnace. The uniformity of crystalline plane distribution, from which texture can be inferred, is imaged with sub-mm spatial resolution for the entire sample area.

Calibration and optimization of Bragg edge analysis in energy-resolved neutron imaging experiments

Tremsin, A. S.*; Bilheux, H. Z.*; Bilheux, J. C.*; 篠原 武尚; 及川 健一; Gao, Y.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 1009, p.165493_1 - 165493_12, 2021/09

https://doi.org/10.1016/j.nima.2021.165493

The investigation of microstructure of crystalline materials is one of the possible and frequently used applications of energy-resolved neutron imaging. The position of Bragg edges is defined by sharp changes in neutron transmission and can thus be determined by the measurement of the transmission spectra as a function of neutron wavelength. The accuracy of this measurement depends on both the data analysis technique and the quality of the measured spectra. While the optimization of reconstruction methods was addressed in several previous studies, here we introduce an important prerequisite when aiming for high resolution Bragg edge strain imaging - a well calibrated flight path across the entire field of view (FOV). Compared to e.g. powder diffraction, imaging often uses slightly different geometries and hence requires a calibration for each particular setup. We herein show the importance of this calibration across the entire FOV in order to determine the instrumental error correction for pulsed neutron beamlines.

Distance-selected topochemical dehydro-diels-alder reaction of 1,4-Diphenylbutadiyne toward crystalline graphitic nanoribbons

Zhang, P.*; Tang, X.*; Wang, Y.*; Wang, X.*; Gao, D.*; Li, Y.*; Zheng, H.*; Wang, Y.*; Wang, X.*; Fu, R.*; et al.

Journal of the American Chemical Society, 142(41), p.17662 - 17669, 2020/10

https://doi.org/10.1021/jacs.0c08274

固体トポケミカル重合(SSTP)は機能的な結晶性高分子材料を合成するための有望な方法であるが、溶液中で起こるさまざまな反応とは対照的に、非常に限られたタイプのSSTP反応しか報告されていない。ディールス・アルダー(DA)および脱水素-DA(DDA)反応は、溶液中で六員環を作るための教科書的反応であるが、固相合成ではほとんど見られない。本研究では、固体の1,4-ジフェニルブタジイン(DPB)を10-20GPaに加圧することで、フェニル基がジエノフィルとして、DDA反応することを複数の最先端の手法を用いて明らかにした。臨界圧力での結晶構造は、この反応が「距離選択的」であることを示している。つまり、フェニルとフェニルエチニル間の距離3.2は、DDA反応は起こせるが、他のDDAや1,4-付加反応で結合を形成するには長すぎる。回収された試料は結晶性の肘掛け椅子型のグラファイトナノリボンであるため、今回の研究結果は、原子スケールの制御で結晶質炭素材料を合成するための新しい道を開く。

Investigation of microstructure in additive manufactured Inconel 625 by spatially resolved neutron transmission spectroscopy

Tremsin, A. S.*; Gao, Y.*; Dial, L. C.*; Grazzi, F.*; 篠原 武尚

Science and Technology of Advanced Materials, 17(1), p.324 - 336, 2016/07

AA2016-0560.pdf:3.26MB

https://doi.org/10.1080/14686996.2016.1190261

Non-destructive testing techniques based on neutron imaging and diffraction can provide information on the internal structure of relatively thick metal samples (up to several cm), which are opaque to other conventional non-destructive methods. Spatially resolved neutron transmission spectroscopy is an extension of traditional neutron radiography, where multiple images are acquired simultaneously, each corresponding to a narrow range of energy. The analysis of transmission spectra enables studies of bulk microstructures at the spatial resolution comparable to the detector pixel. In this study we demonstrate the possibility of imaging (with about 100 m resolution) distribution of some microstructure properties, such as residual strain, texture, voids and impurities in Inconel 625 samples manufactured with an additive manufacturing method called direct metal laser melting (DMLM).

Internal promoter characterization and expression of the - gene cluster

Gao, G.*; Le, D.*; Huang, L.*; Lu, H.*; 鳴海 一成; Hua, Y.*

FEMS Microbiology Letters, 257(2), p.195 - 201, 2006/04

https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2006.00169.x

PprIは、デイノコッカス・ラジオデュランスの著しい放射線耐性に重要な放射線応答スイッチタンパク質である。DNAデータベース解析により、遺伝子の終止コドンは下流に存在する遺伝子の開始コドンとオーバーラップしており、2つの遺伝子はオペロンを形成していると示唆された。しかし、遺伝子破壊株は葉酸要求性で放射線耐性、遺伝子破壊株は葉酸非要求性で放射線感受性であった。また、プライマー伸長法により、遺伝子の転写開始点を決定した。さらに、レポーターアッセイを用いて、遺伝子の発現が構成的であり、放射線照射によって誘導されないことを明らかにした。プロモーターを欠損させると、PprIタンパク質が生産されないことから、遺伝子の上流に存在するプロモーターが、デイノコッカス・ラジオデュランスの放射線耐性に重要であることがわかった。しかし、プロモーターの欠損は、folP遺伝子の発現に影響を及ぼさなかった。プロモーター領域のプライマー伸長解析により、遺伝子のプロモーターは、構造遺伝子内部に存在することが明らかになった。これらの結果から、とはオペロンを形成せず、FolPタンパク質が遺伝子の発現制御に関与することもないと考えられた。