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比嘉 良太*; 藤原 比呂*; 戸田 裕之*; 小林 正和*; 海老原 健一; 竹内 晃久*
軽金属, 73(11), p.530 - 536, 2023/11
Al-Zn-Mg合金において、その強度向上には水素脆化の抑制が必要である。本研究では、X線CTから得られた3次元多結晶微細構造データに基づくモデルによる結晶塑性有限要素法及び水素拡散解析を用いて、実際の破断領域における応力、ひずみ及び水素濃度の分布を調べた。さらに、引張試験のX線CTによるその場観察とシミュレーションを組み合わせて、応力、ひずみ、水素濃度の分布と実際のき裂発生挙動を比較した。その結果、結晶塑性に起因する粒界に垂直な応力負荷が主に粒界き裂発生を支配することが明らかになった。また、結晶塑性に起因する内部水素の蓄積は、き裂発生にほとんど影響しないことがわかった。
栗原 健輔*; Lobzenko, I.; 都留 智仁; 芹澤 愛*
軽金属, 72(7), p.427 - 429, 2022/07
Al-Mg-Si合金で形成されたナノクラスターは、形成温度に応じて合金の時効挙動に影響を与える。Al, MgおよびSiは原子番号が隣接しているためX線回折法を用いた分析が困難であることから、近年では、Siを同族元素のGeに置換したAl-Mg-Ge合金を用いた析出物の構造解析が試みられている。本研究では、密度汎関数理論に基づいた第一原理計算を用いてAl-Mg-Si合金およびAl-Mg-Ge合金における溶質原子および空孔間の相互作用を定量的に評価し、溶質原子および空孔間における結合の安定性の観点から両合金における析出挙動について比較検討した。
栗原 健輔*; Lobzenko, I.; 都留 智仁; 芹澤 愛*
軽金属, 72(2), p.47 - 53, 2022/02
Al-Mg-Si合金で形成されたナノクラスターは、形成温度に応じて合金の時効挙動に影響を与える。本研究では、第一原理計算を用いて、Mg, Si原子、およびAlマトリックス中の空孔間の2体および3体相互作用を評価し、ナノクラスターの形成に対する局所結合構造の影響を評価した。まず、モンテカルロシミュレーションを行い、Al-Mg-Si合金で形成されたナノクラスターの安定した構造を評価した。Alマトリックス中ではMg-Si結合とSi-Vac結合が安定していることが確認された。その結果、Al中の溶質原子は異種元素が凝集しやすく、Si原子は空孔と強い引力相互作用を持っていることがわかった。また、Al中のMg-Si空孔三体結合は、Mg-Si二体結合およびSi空孔二体結合よりも安定であることがわかった。したがって、MgとSi原子からなる安定した局所結合により、空孔はクラスター領域内に強くトラップされると考えられる。これは、Alマトリックス内のナノクラスターが溶質原子と空孔の間の安定した結合によって熱的に安定化されることを示している。これらの結果は、ナノクラスターの内部結合が、熱安定性だけでなく、低温での時効中のナノクラスターの形成と成長挙動にも重要な役割を果たすことを示唆している。
都留 智仁
軽金属, 70(2), p.73 - 81, 2020/02
希少元素の代替材料開発は元素戦略の重要な研究であり、原子・電子構造に立脚した構造材料に対する強さとねばさの両立に向けた取り組みが推進されている。本稿では、転位論および破壊力学理論に第一原理計算を応用する枠組みを構築し、合金化による機械特性への影響を非経験的に評価するための合金設計手法を提案した。そして、具体的な対象として、マグネシウム合金の延性向上のメカニズムと合金設計指針について応用を行った結果について紹介する。本論文は、これまでの一連の成果として、軽金属学会会報「軽金属」の解説記事として紹介される。
山口 正剛; 都留 智仁; 海老原 健一; 板倉 充洋
軽金属, 68(11), p.588 - 595, 2018/11
アルミニウム合金中の水素が力学特性に与える影響を把握するには、水素の存在状態を理解することが必要である。そのため、アルミニウム中のポア内表面における水素解離吸着とそれによる表面エネルギー低下について、統計熱力学的取り扱いとともに、第一原理計算や実験データを参考にした具体的な数値データを示した。理想気体からのずれも取り入れた。実験的には不明な解離吸着エネルギーが0.0-0.1eV/atomHの範囲とすると、室温で圧力100MPaの高圧水素ガスに対して、表面吸着占有率は0.08-0.8程度、表面エネルギー低下は1-13%程度になるという見積り結果となった。
海老原 健一; 山口 正剛; 都留 智仁; 板倉 充洋
軽金属, 68(11), p.596 - 602, 2018/11
水素脆化は応力腐食割れの原因の1つとして考えられている。鉄鋼材料と同様に高強度アルミニウム合金の開発では水素脆化は重大な問題となっている。アルミニウム合金における水素脆化の研究は鉄鋼材料における水素脆化機構の解明に示唆を与えると考えられる。水素脆性を理解するためには、合金中の水素トラップ状態を知ることは避けられず、それは水素の熱脱離分析法を用いて同定することができる。本研究では、円筒状試料および板状試料について報告されたアルミニウム中の水素の熱脱離スペクトルを数値シミュレーションし、それらに含まれる脱離ピークをトラップサイト濃度およびトラップエネルギーに基づいて解釈した。その結果、最低温度側の脱離ピークは粒界から生じることが明らかとなり、他の脱離ピークは報告された解釈が合理的であることが確認された。さらに、試料を加熱する過程で転位や空孔のトラップサイト濃度が変化する可能性を示す結果を得た。この結果は、鉄鋼材料において昇温脱離曲線から水素トラップ状態を解釈する上で有意な示唆を与えるものである。
徐 平光; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 盛合 敦
軽金属学会平成24年度第2回加工と熱処理による優先方位制御研究部会公開講演会資料, p.19 - 20, 2012/10
Though the X-ray diffraction and the electron backscattering diffraction are usually used in the texture evaluation, the neutron diffraction can directly measure the bulk textures of various materials and provide high statistical texture information for predicting the material anisotropic property thanks to the large beam spot and the high matter penetrability, and it can also help to clarify the in situ microstructure evolution under various loading/temperature environments. According to the difference in neutron beam sources, the neutron diffractometers are generally divided into the nuclear reactor-based angle-dispersive instruments and the spallation source-based time-of-flight instruments. At the Japan Research Reactor No.3 and the Japan Proton Accelerator Research Complex, the angle dispersive neutron diffractometers and the time-of-flight neutron diffractometers provide us the possibility to develop and apply the bulk texture evaluation technique to study metallic, ceramic, polymeric, and geologic crystallographic materials. In this presentation, the characteristics of single-tube and 1-demisional position- sensitive-detector angle dispersive neutron diffractometer was simply introduced and its application on the bulk texture evaluation of a magnesium alloy before and after warm press deformation is reported.
徐 平光; 友田 陽*; Vogel, S. C.*
軽金属学会平成24年度第2回加工と熱処理による優先方位制御研究部会公開講演会資料, p.21 - 22, 2012/10
フェライトからオーステナイトを経由して再びフェライトへの低合金鋼拡散変態において、加熱前のフェライト集合組織と冷却終了後のフェライト集合組織の間でよく観察された集合組織の記憶現象はバリアント選択則を用いて検討されてきた。しかし、拡散相変態の中間過程のその場観察例はなく、バリアント選択メカニズムにはまだ不明な点がある。本研究ではSIRIUS中性子回折装置を用い、段階的な加熱と冷却中の低合金マルテンサイト鋼のオーステナイト変態,フェライト変態及び熱膨張過程をその場で観察した。また、HIPPO中性子回折装置を用い、冷間圧縮した低合金鋼の拡散変態中の変態集合組織の変化をその場で測定した。段階的な加熱・冷却中に、低合金マルテンサイト鋼は2相域の格子常数が線形膨張直線より偏倚することから内部応力の存在を確認した。これはフェライトからオーステナイトを経由して再びフェライトへの拡散変態の集合組織記憶効果に関連すると考えられる。
大岡 紀一; 石井 敏満
軽金属溶接, 37(1), p.17 - 24, 1999/00
本稿は、浸透探傷試験に関する各種試験法の特徴や開発動向及び国内外の規格について紹介するものである。この探傷試験技術は、試料表面の微細な開口きずを視覚化するものであり、試験手法は、目視観察、浸透液の除去及び浸透液の現像の方法によって分類される。最近の技術開発では、検出精度及び作業効率の向上を目指した探傷剤の開発、及び微細きずを識別するための画像処理技術の適用が検討されている。今後は、画像処理技術の導入、探傷剤の更なる改良など、適用範囲の拡大、作業の更なる高効率化及びきず検出の高精度化を目指した浸透探傷試験技術の開発が進められることに期待したい。
大岡 紀一; 石井 敏満
軽金属溶接, 36(4), p.169 - 174, 1998/00
本稿は、X線透過試験に関する各種試験法の特徴や開発動向及び国内外の規格について紹介すると共に、アルミニウム等の軽金属材料に対して非常に有効なマイクロフォーカスX線装置の特徴や開発の現状について解説したものである。特に、線源であるX線管や加速器の開発及びマイクロフォーカス化等による厚肉鋼材のきず検出から電子部品等の微小きず検出に至るまでの適用について示した。また、コンピュータトモグラフィシステムの開発によって、試験体の断層像が取得でき、内部のきずの位置や形状を三次元的に把握可能であることを紹介した。更に、カメラやモニタ等の高度化による、情報のリアルタイム化や試験体と検出器の非接触計測の実現についても触れた。
大岡 紀一; 石井 敏満
軽金属溶接, 36(5), p.216 - 221, 1998/00
本稿は、超音波探傷試験に関する各種試験法の特徴や開発動向及び国内外の規格について紹介するものである。最近この非破壊試験技術は、装置の制御機構の改良及び信号や画像処理能力の向上に伴って、超音波探傷検査システムの自動化や探傷信号の映像化が図られ、高精度なきず検出が実現した。特に、原子力プラントでは、自動化や遠隔操作性を向上した装置が開発され、検査員の被曝低減が可能となり、実用化に至っている。今後は、探傷システムの更なる自動化及び高度化の検討が進み、きずの位置や寸法を高精度で定量的に認識できると共に超音波探傷の適用範囲の拡大が進められることに期待したい。
Si
とアルミニウムの両立性に関する炉外実験大岡 紀一; 金谷 邦雄; 江藤 芳丸*; 山下 斉*
軽金属溶接, 28(8), p.339 - 347, 1990/08
高密度シリサイド燃料を採用するに当たって、その治金的特性を明らかにすることは重要なことである。このため、治金的特性の一つである芯材と被ふく材の両立性を明らかにするためシリサイド燃料のミニプレートを用いて炉外での高温加熱試験を行なった。加熱試験はJMTR運転時の燃料板温度及び運転時間に相当する条件で行い、外観検査、重量測定、超音波探傷試験、放射線透過試験及び金相試験により、シリサイド燃料板の体積膨張プリスターの発生のないことを明らかにした。
緒方 隆昌*; 横野 泰和*; 裏垣 博*; 大岡 紀一
軽金属溶接, 28(11), p.489 - 497, 1990/00
溶接構造物に存在する欠陥の判定に超音波探傷試験を適用する場合、その溶接継手の信頼性を高めるためには、超音波探傷試験の欠陥の検出及び評価の信頼性を把握しておくことが重要である。本報告では、アルミニウム合金溶接継手の超音波探傷試験における欠陥の検出の信頼性を明らかにすることを目的として、厚さ20mmのアルミニウム合金製の模擬欠陥試験体に、楕円形平面欠陥及び半球状の欠陥を拡散接合等を利用した方法により内圧させ、熟練した試験技術者による欠陥エコー高さの測定精度及び欠陥の検出確率について検討したものである。
横野 泰和*; 緒方 隆昌*; 裏垣 博*; 大岡 紀一
軽金属溶接, 28(12), p.525 - 533, 1990/00
溶接継手の補修の要否の決定あるいは構造物の寿命推定などを行う場合は、欠陥の評価の信頼性、すなわち欠陥の形状、寸法及び位置の評価の信頼性が極めて重要である。第1報では、超音波探傷により溶接欠陥を検出する場合の信頼性について検討を行ったが、本報告では、第1報で用いた厚さ20mmのアルミニウム合金製の模擬欠陥試験体に対して熟練した技術者が試験を実施した場合の欠陥の分類、欠陥の寸法及び欠陥の位置の測定精度について検討した。
大岡 紀一; 山下 斉; 岡本 芳三; 齋藤 順市
軽金属溶接, 25(9), p.29 - 39, 1987/09
非破壊検査とは素材、製作部品及び構造物などを破壊することなく、すなわち、原形をとどめた状態で機能を変化させることなく、それらの表面あるいは内部に存在する欠陥の有無と程度を調べ、判定基準に従って使用の可否を判定することである。非破壊検査の主たる目的は信頼性の向上にあるが、非破壊検査を適用することによって各種製造段階での製品不良率を低下させることができるため、製造エストの低減にも関係すると同時に製造技術の改良にも通ずるものと言える。本報告は、非破壊検査の主な手法についての現状及び新技術についてまとめ、さらに、新しい構造物の適用例について各種報告を参考にまとめたものである。
大岡 紀一; 平山 一男*; 仙田 富男*
軽金属溶接, 24(1), p.2 - 14, 1986/00
放射線透過試験において透過写真の像質管理のために有効な手段の一つである階調計の使用を材厚制限することなくすべての材厚に対して適用すること及び透過度計識別度を考慮した階調計の濃度差とすることを目的に行ったもので、アルミニウムの溶接部の放射線透過試験に関する規格であるJISZ3105(アルミニウム溶接部の放射線透過試験方法及び透過写真の等級分類方法)を基に、透過度計と階調計との定量的な関係を明らかにするとともに、20.0mm以上の材厚に対して階調計を適用する場合の階調計の構造と寸法を求めた。その検討結果について述べる。
大岡 紀一; 平山 一男*; 仙田 富男*
軽金属溶接, 24(3), p.108 - 116, 1986/00
放射線透過写真において透過度計の線が溶接部の余盛によって、どのように影響されるかを調べるため、撮影実験を行い透過度計の線を余盛に対して平行に置いた場合の余盛中央部と母材部での識別状況について計算と実験結果の比較検討を行った。さらに、JIS規格にしたがって透過度計の線を余盛に対して垂直に置いた場合の識別状況についてX線フィルムの観察方法を変えることによって検討した。また階調計の示す濃度差/濃度についても考察を加えた。その結果について述べる。
大岡 紀一; 平山 一男*; 仙田 富男*
軽金属溶接, 24(2), p.51 - 58, 1986/00
アルミニウム溶接部を撮影する場合、薄板に対して軟X線装置の適用が透過写真のコントラストの点から極めて有効であるが、すべての材厚に対して適用することはX線の透過能力の点から困難であるため、まず使用するX線装置の線質に対応して増感紙の適用について検討し、確認試験に用いるX線装置と増感紙との組み合せを明らかにした。次に、軟X線と鋼用X線装置を用いて、階調計の濃度差を濃度で除した値に関する実験を行い、材厚が6mm以上80mm未満の範囲において材厚と階調計の示す値がJIS規格として妥当であることを確かめた。さらに、透過度計の線が識別限界となるときの最小階調計の示す値について検討を行った。
大西 寛; 田村 則
軽金属, 23(5), p.227 - 237, 1973/05
軽金属学会からの依頼による軽金属の放射化分析についての解説である。以下に目次を示す。(1)まえがき (2)放射化分析の方法 (2.1)中性子放射化法 (2.2)
線による放射化法 (2.3)荷電粒子による放射化法 (3)アルミニウム,ベリリウム,マグネシウムの核的性質 (4)軽金属の放射化分析の文献 (5)軽金属の放射化分析の特徴 (6)むすび
大岡 紀一
軽金属溶接, (131), p.457 - 464, 1973/00
管溶接部の放射線透過試験は平板の溶接部のそれと基本的には変わりないと考えられる。しかし従来のJIS規格が主に平板の突合せ溶接部を対象としているため、そのまま管溶接部に適用するとには問題がある。従って管の溶接部に対する放射線透過試験方法の確立およびJIS規格化が最近多方面から要望されている。本報告は、二重壁片面および両面撮影方法における線源-透過度計-ファイルの配置と放射線束の方向、X線管球の移動量の求め方および二重壁両面撮影を行なう場合の管径の限界に関する実験結果について述べる。さらに管溶接部に対する主な関連規格についてもとりあげ、管の円周溶接部の放射線透過試験方法に関する規格化に際し、参考とするものである。
