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論文

Dislocation core structure and motion in pure titanium and titanium alloys; A First-principles study

都留 智仁; 板倉 充洋; 山口 正剛; 渡邊 千尋*; 三浦 博己*

Computational Materials Science, 203, p.111081_1 - 111081_9, 2022/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:66.28(Materials Science, Multidisciplinary)

六方晶構造を有する材料は、結晶構造の異方性によって塑性変形の異方性が存在し、合金化によってその特性が大きく変化をすることが知られている。純チタンでは一般に柱面転位を主すべり系として塑性変形するが、広く用いられるAlやVを添加したTi64合金の疲労破壊は$$alpha$$相の底面で生じる。純Tiと異なり底面すべりが生じていることが実験観察によって確認されているが、その要因は知られていない。近年、第一原理計算に基づく原子モデルを用いた転位の解析が行われるようになり、詳細なメカニズムの解明が進んでいる。本研究では、HCP構造を持つチタンを対象に、合金元素の転位運動への影響を詳細に検討した。その結果、転位のすべりのPeierlsポテンシャルは柱面と底面で大きな違いがないが、AlやVの添加によって転位芯構造の安定性が変化し、すべり変形のモードが変化することを明らかにした。

論文

Age-hardening mechanisms of heterogeneous-nanostructured SUS316LN stainless steel fabricated by heavy cold rolling

三浦 博己*; 渡邊 千尋*; 青柳 吉輝*; 大場 洋次郎; 小林 正和*; 吉永 直樹*

Materials Science & Engineering A, 833, p.142531_1 - 142531_12, 2022/01

 被引用回数:3 パーセンタイル:48.15(Nanoscience & Nanotechnology)

The nanostructure produced by heavy cold rolling provides tensile strength of 1.9 GPa in SUS316LN austenitic stainless steel, which is further raised up to 2.2 GPa by peak aging at 748 K. Nanostructural observations using electron microscopes, small-angle scattering, and atom probe tomography revealed segregation of solute elements of Mo, Si, and so on at twin and low-angle lamellar boundaries. Finite element calculation demonstrates that this grain-boundary segregation can increase the mechanical strength.

口頭

Heterogeneous nano-structures developed in modified 316LN stainless steels by heavy cold rolling and the specific mechanical properties

三浦 博己*; 小林 正和*; 戸高 義一*; 渡邊 千尋*; 青柳 吉輝*; 大場 洋次郎

no journal, , 

冷間強圧延を施したSUS316LNオーステナイト系ステンレス鋼には、ナノサイズのラメラーとせん断帯、変形双晶が混合した特徴的なヘテロナノ構造が形成される。このヘテロナノ構造は、結晶粒微細化強化と同時に、変形双晶による集合組織形成の遅延を生じさせ、高強度と高延性の両立を可能にしていると考えられる。また、748Kでの時効により強度が増大し、小角散乱法によりナノクラスターの形成による析出強化が生じていることが示唆された。以上のことから、強加工を用いず単純強圧延によって微細結晶粒組織と優れた力学特性を備えた鋼板を製造できることが明らかになった。

口頭

Heterogeneous nano-structures and specific mechanical properties of heavily cold-rolled stainless steels

三浦 博己*; 小林 正和*; 戸高 義一*; 渡邊 千尋*; 青柳 吉輝*; 大場 洋次郎

no journal, , 

多種多様なステンレス鋼に95%まで冷間強圧延を施すと、ナノラメラーやせん断帯、ナノ双晶等の混合した金属組織が形成される。特に、オーステナイト相中に目玉状組織と呼ばれるせん断帯と双晶から成るヘテロナノ構造が形成されることが大きな特徴である。このような冷間強圧延したステンレス鋼は、1.5GPaを超える高い引張強度と10%の伸びを備えることが分かった。さらに、引張強度は時効によって2.0GPaまで上昇した。このことから、強加工の技術を用いず、単純な冷間圧延のみで強度と伸びを兼ね備えたステンレス鋼を製造できるという革新的な知見が得られた。

口頭

Mechanical properties of hetero-nanostructured duplex stainless steels

三浦 博己*; 小林 正和*; 渡邊 千尋*; 青柳 吉輝*; 大場 洋次郎

no journal, , 

二相ステンレス鋼に90%の冷間強圧延を施すと、フェライトと複雑な内部構造を持つオーステナイトの積層構造が形成される。このオーステナイトは、特徴的な目玉状のナノ双晶とせん断帯、ナノラメラーによって構成される。ナノ双晶は{111}集合組織を持っており、これがオーステナイト中で{101}集合組織の発達を抑制している。圧延方向の引張強度は、オーステナイトの体積率が増えるにつれて1.4GPaから1.5GPaに増大した。さらに、引張強度は、773K付近での時効によって2.3GPaにまで増大した。また、冷間強圧延によって、二相ステンレス鋼の伸びは5%から10%へと増大した。この優れた強度と延性の増大は、冷間強圧延によって形成される金属組織が、集合組織の発達を抑えることによるものと考えられる。

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