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論文

Effects of dislocation arrangement and character on the work hardening of lath martensitic steels

段野下 宙志*; 長谷川 寛*; 樋口 翔*; 松田 広志*; Gong, W.; 川崎 卓郎; Harjo, S.; 梅澤 修*

Scripta Materialia, 236, p.115648_1 - 115648_5, 2023/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:0

Work-hardening behavior of a lath martensitic Fe-18Ni alloy during tensile deformation is discussed based on the Taylor's equation. The dislocation characteristics are monitored using in situ neutron diffraction. In the specimens of as-quenched (AQ) and tempered at 573 K (T573), the dislocations are extremely dense and randomly arranged. The dislocations in AQ and T573 form dislocation cells as deformation progresses. Consequently, a composite condition comprising cell walls and cell interiors is formed, and the coefficient $$alpha$$ in the Taylor's equation increases. Cells are already present in the specimen tempered at 773 K (T773), which has a low dislocation density and a large fraction of edge-type dislocations. As deformation continues, the dislocation density of T773 increases, its cell size decreases, and its composite condition become stronger. Simultaneously, the edge-type dislocation fraction decreases, keeping $$alpha$$ unchanged. Thus, both the dislocation arrangement and character affected $$alpha$$, thereby affecting the work-hardening behavior.

論文

Evolution of dislocation structure determined by neutron diffraction line profile analysis during tensile deformation in quenched and tempered martensitic steels

段野下 宙志*; 長谷川 寛*; 樋口 翔*; 松田 広志*; Gong, W.; 川崎 卓郎; Harjo, S.; 梅澤 修*

Materials Science & Engineering A, 854, p.143795_1 - 143795_12, 2022/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:34.75(Nanoscience & Nanotechnology)

The role of the dislocation structure on the work-hardening behavior during the tensile deformation of quenched and tempered martensite was studied. The evolution of the dislocation structure during tensile deformation at room temperature in ultralow-carbon 18 mass%Ni martensitic steels under the conditions of as-quenched by subzero-treatment (SZ) and quenched-and-tempered at 573 and 773 K (T573 and T773, respectively) was monitored using in situ time-of-flight neutron diffraction combined with the convolutional multiple whole profile (CMWP) procedure. The changes in the dislocation parameters due to tempering and deformation obtained by the CMWP procedure were explained by the metallurgical phenomena of body-centered cubic iron.

論文

Work hardening behavior of dual phase copper-iron alloy at low temperature

山下 享介*; 古賀 紀光*; 川崎 卓郎; 諸岡 聡; 友野 翔平*; 梅澤 修*; Harjo, S.

Materials Science & Engineering A, 819, p.141509_1 - 141509_10, 2021/07

 被引用回数:11 パーセンタイル:83.16(Nanoscience & Nanotechnology)

In-situ neutron diffraction measurements were performed on a cold-rolled copper-iron (Cu-Fe) alloy during tensile tests at 293 K and 150 K. The roles of Cu and Fe on the deformation behavior of alloys were discussed and clarified. The strength and work-hardening rate of the alloy increased with decreasing test temperature. Furthermore, the phase stress of Fe increased considerably with decreasing test temperature; however, the response of this stress to the applied true stress exhibited no dependence on the temperature. The phase stresses of Cu changed only slightly with decreasing test temperature. However, the Cu phase stress response to the applied true stress increased with decreasing test temperature, indicating an increase in the work-hardening rate. The strengthening of Fe and the increase in the work-hardening of Cu contributed to an increase in the strength and work-hardening rate of the Cu-Fe alloy at low temperatures.

論文

Stress partitioning behavior of duplex alloys consisting of BCC and FCC phases at low temperature

山下 享介; 友野 翔平*; 諸岡 聡; Harjo, S.; 川崎 卓郎; 行木 辰弥*; 古賀 紀光*; 梅澤 修*

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011064_1 - 011064_6, 2021/03

The tensile deformation and stress partitioning behavior of duplex phase alloys consisting of FCC and BCC at low temperatures were investigated using in-situ neutron diffraction during deformation. Cu-40mass%Fe alloy rolled sheet and JIS SUS329J4L duplex stainless steel were used. Both alloys showed a good balance of strength and elongation at low temperatures. In Cu-40mass%Fe alloy, the BCC phase stress at yield point increased by decreasing test temperature. The FCC phase stress at yield point was almost constant regardless of test temperature. The FCC phase started plastic deformation at a low applied true stress. When the BCC phase yielded, phase stress of FCC increased drastically at beginning, then, it increased to applied true stress with the same rate of BCC phase stress at latter regime. On the other hand, both BCC and FCC phase stresses in SUS329J4L increased by decreasing temperature.

論文

Neutron diffraction mapping measurement for Japanese nails in the ancient and present days

山下 享介; Harjo, S.; 梅澤 修*; 川崎 卓郎

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011063_1 - 011063_6, 2021/03

Japanese nails have been applied to various wooden building skeletons in Japanese temples and shrines over a period of one thousand years. Since most of Japanese nails in the ancient day are designated as an important cultural property, their destructive examinations can be hardly done. In order to discuss the material and its manufacturing process of the Japanese nails, we have done some experiments on both ancient and present Japanese nails. In this study, phase, texture and residual stress of the Japanese nails were investigated using neutron diffraction. Two types of Japanese nails were provided; one was an ancient nail obtained from Houryuji-temple; the other was a present nail forged by blacksmith. BCC iron peaks are identified in both. Although the cementite and ferrous oxide peaks are detected in the present nail, no cementite is detected in the ancient nail. The residual stresses of each nail were very low. The ferrite grains of each nail were randomly oriented.

論文

Effect of solute carbon on the characteristic hardening of steel at high temperature

古賀 紀光*; 梅澤 修*; 山本 正之*; 山本 卓*; 山下 享介; 諸岡 聡; 川崎 卓郎; Harjo, S.

Metallurgical and Materials Transactions A, 52(3), p.897 - 901, 2021/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:26.82(Materials Science, Multidisciplinary)

Small ball rebound hardness tests demonstrated characteristic hardening at 700 K in the ultra-low carbon and pearlitic steels. The equilibrium phase diagram of Fe-C binary alloy calculated using Thermo-Calc exhibited dissolving of cementite above 700 K. Moreover, in-situ heating neutron diffraction measurement demonstrated the increase of lattice parameter by dissolving of cementite above 700 K. Therefore, it can be concluded that the characteristic hardening above 700 K can be attributed to the solid solute carbon.

論文

Role of retained austenite in low alloy steel at low temperature monitored by neutron diffraction

山下 享介; 諸岡 聡; Harjo, S.; 川崎 卓郎; 古賀 紀光*; 梅澤 修*

Scripta Materialia, 177, p.6 - 10, 2020/03

 被引用回数:29 パーセンタイル:90.87(Nanoscience & Nanotechnology)

${it In situ}$ neutron diffraction measurements during tensile tests at low temperatures of a low alloy steel containing retained austenite have been performed. Evolutions of phase fractions and phase stresses were analyzed and discussed with the progress of deformation. The role of austenite in the steel during deformation at low temperatures was observed not to directly in the contribution to the strengths but in the improvement of the elongation by transformation of austenite to martensite -and in the increasing of the work-hardening rate by an increase in the phase fraction of martensite and the work hardening of martensite.

口頭

JAEA福島環境安全センターにおける除染活動にかかわる経験・教訓,4; 自治体支援

須藤 智之; 石川 浩康; 上坂 貴洋*; 薗田 暁; 石川 信行*; 新里 忠史; 見掛 信一郎; 青木 勲; 石崎 暢洋; 今村 弘章; et al.

no journal, , 

原子力機構では、福島県の環境修復に向けた除染活動にかかわる取組みを実施している。本報告は、福島県内の各市町村が除染計画を策定して除染を進める地域(以下、非直轄地域という。)における除染計画策定協力や除染活動にかかわる技術指導・支援などの自治体支援のうち、一般家庭の家屋除染での技術指導で得られた知見を紹介する。

口頭

ダイヤモンドショットキバリアダイオードを用いた高エネルギー荷電粒子の検出

小野田 忍; 神林 佑哉; 加田 渉*; 岩本 直也*; 牧野 高紘; 梅沢 仁*; 杢野 由明*; 鹿田 真一*; 花泉 修*; 神谷 富裕; et al.

no journal, , 

高エネルギー物理学などの粒子加速器を用いた科学実験において、粒子検出器は必要不可欠な存在である。近年、加速器の大強度化に伴い、検出器がさらされる放射線環境はさらに厳しいものとなっている。そのような中、ダイヤモンドはその優れた耐放射線性を根拠に、シリコン(Si)検出器に代わる粒子検出器材料として期待されている。本研究では、p型単結晶ダイヤモンドの縦型ショットキバリアダイオード(SBD)を作製し、高エネルギー粒子に対する検出応答特性を調べた。サイクロトロンからの高エネルギー荷電粒子(Ne-74MeV, Ar-150MeV, Kr-322MeV, Xe-454MeV)を照射した結果、低チャンネル側にノイズがあるものの、照射した全てのイオンのエネルギースペクトルを取得することに成功した。ただし、Kr-322MeVやXe-454MeVといった非常に高密度の電子正孔対を生成するイオン入射の場合では、シリコンSBD検出器でも報告されているパルス波高欠損が発現することを確認した。

口頭

Investigation of deep levels in diamond based radiation detector by transient charge spectroscopy with focused heavy ion microbeam

安藤 裕士*; 神林 佑哉*; 加田 渉*; 小野田 忍; 牧野 高紘; 佐藤 真一郎; 梅沢 仁*; 杢野 由明*; 鹿田 真一*; 花泉 修*; et al.

no journal, , 

次世代半導体放射線検出器材料としてダイヤモンド半導体が注目されており、その実現のためには、検出器特性を劣化させる結晶欠陥の詳細を明らかにする必要がある。今回、化学気相成長(CVD)により結晶成長したダイヤモンドを用いてショットキーバリアダイオードを作製し、ダイヤモンド中の欠陥準位を重イオンマイクロビームを用いた過渡電荷分光法によって調べた。その結果、0.27eVの活性化エネルギーをもつ欠陥準位が見出され、これがダイヤモンド放射線検出器の電荷収集効率に影響を及ぼしていることが明らかになった。

口頭

低合金鋼の低温引張その場中性子回折とオーステナイトの相安定性

山下 享介; 諸岡 聡; 古賀 紀光*; 梅澤 修*

no journal, , 

準安定FCC相(オーステナイト:$$gamma$$)を含む低合金鋼に対し、低温引張変形中その場中性子回折を実施した。その際の応力-ひずみの関係、$$gamma$$量の変化、母相$$alpha$$$$gamma$$の応力分配挙動および安定性に及ぼす結晶方位の影響をそれぞれ調査した。低温引張試験および中性子回折試験はJ-PARC内の「匠」にて実施した。Rietveld解析には、粉末回折データ解析ソフトウェアであるZ-RietveldおよびMAUDを用いた。低温引張試験後でも$$gamma$$は全て変態せず一部が残存していた。293Kでは111-$$gamma$$の積分強度比が変形に伴い増加しており、変形に対し安定であった。低温では、111-$$gamma$$の積分強度比は塑性変形の開始直後に若干減少するが、その後ほぼ定常となった。これは、温度の低下に伴い$$gamma$$の相安定性が低下し、111-$$gamma$$も変態するようになるが、他の方位から$$<$$111$$>$$へと結晶回転することで、変態量と新たに$$<$$111$$>$$へと向く$$gamma$$量が釣り合うようになることを示唆している。低温域では、111-$$gamma$$も変態することで、293Kと比較して変形初期の高い加工硬化に寄与するとともに、変形後期(10%ひずみ以上)でも一部の$$gamma$$が残っていることから変態誘起塑性効果により優れた強度-延性バランスを発現したと示唆される。

口頭

準安定オーステナイトを含む低合金鋼の低温引張変形中その場中性子回折

山下 享介; 諸岡 聡; Harjo, S.; 古賀 紀光*; 梅澤 修*

no journal, , 

準安定オーステナイトを含む低合金鋼に対し、134Kから293Kの温度範囲での低温引張変形中その場中性子回折をJ-PARCの「匠」にて実施した。その際の応力-ひずみ応答、オーステナイトの体積率、構成相の相応力および結晶方位の変化を調査した。低温にて低合金鋼は優れた強度-延性バランスを示した。フェライト母相とマルテンサイトの相応力は温度の低下に伴い増加した。一方、オーステナイトの相応力は低温では印加応力に対しほぼ定常となっていた。これはオーステナイトは塑性変形よりもマルテンサイト変態を優先することを示唆している。111方向が引張軸に対し平行なオーステナイト(111-$$gamma$$)は室温で最も安定であった。低温では5%ひずみ以下では111-$$gamma$$も変態していたが、変形後期(10%ひずみ以上)では積分強度比がほぼ定常となっていた。これは、低温において111-$$gamma$$の中で比較的安定性の高いものは均一変形中にマルテンサイト変態しないことを意味している。

口頭

TRIP鋼の引張変形により形成するひずみ分布と加工誘起マルテンサイト変態

古賀 紀光*; 山下 享介; 梅澤 修*

no journal, , 

引張変形下におけるTRIP鋼中の残留オーステナイトの加工誘起変態挙動と試験片表面のひずみ分布状態をデジタル画像相関法とEBSD法を用いて調査した。引張変形により微視的な視野において不均一なひずみ分布が導入されていた。加工誘起変態によるひずみの導入を可視化することができ、加工誘起変態が生じることでひずみ分布が均一になることを明らかとした。比較的高ひずみ領域に存在する残留オーステナイトは優先的にマルテンサイトへと変態していたことから、不均一なひずみ分布は残留オーステナイトの変形に対する安定性に影響することが示唆された。より高倍の視野における解析では、母相フェライト/残留オーステナイト界面に多くのひずみが集中していることが確認された。このようなひずみ集中はフェライト母相と残留オーステナイトの変形能の差に起因していると推察される。高ひずみ領域で優先的に加工誘起マルテンサイト変態が観察されたことから、このようなひずみまたは応力の集中により加工誘起変態が促進されたと示唆された。

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