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Neutron diffraction monitoring of ductile cast iron under cyclic tension-compression

Harjo, S.; 窪田 哲*; Gong, W.*; 川崎 卓郎; Gao, S.*

Acta Materialia, 196, p.584 - 594, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

To understand work hardening behavior during low-cycle loading, ductile cast iron containing spheroidal graphite, pearlite, and ferrite matrix was investigated in an in situ neutron diffraction study of up to four cycles of tensile-compressive loading with applied strains of $$pm$$0.01. The amplitudes of applied stress, Bauschinger stress, and Bauschinger strain were found to increase with increasing cycle number, indicating work hardening as cyclic loading progressed. Absolute values of ferrite lattice strain at maximum and minimum applied strains increased with increasing cycle number, indicating an increase in ferrite strength. Consequently, the stress contribution to the strength from ferrite increased as cyclic loading progressed. The increase in ferrite strength, caused by dislocation accumulation in ferrite during cyclic loading, played an important role in the work hardening of the ductile cast iron.


Real time observation of martensite transformation for a 0.4C low alloyed steel by neutron diffraction

Wang, Y.*; 友田 陽*; 大村 孝仁*; 諸岡 聡; Gong, W.*; Harjo, S.

Acta Materialia, 184, p.30 - 40, 2020/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:13.36(Materials Science, Multidisciplinary)

A high-intensity and high-resolution neutron diffractometer with a thermomechanically controlled processing simulator was employed in-situ to investigate martensite transformation behavior with and without ausforming for a medium-carbon low-alloy steel. Serial neutron diffraction profiles have revealed that the transformation behavior could be successfully monitored during quenching with and without the ausforming process. The lattice parameter and the full width at half maximum of austenite peaks significantly decreases and increases upon martensite transformation, respectively. After ausforming, the data reveal that lattice parameters are larger in austenite whereas smaller in martensite compared with those in the non-ausformed case, which is ascribed to the introduced dislocations. The cutting-edge operant quantitative measurements with neutron diffraction for steel production is demonstrated.


Neutron diffraction study of temperature-dependent elasticity of B19' NiTi; Elinvar effect and elastic softening

Ahadi, A.*; Khaledialidusti, R.*; 川崎 卓郎; Harjo, S.; Barnoush, A.*; 土谷 浩一*

Acta Materialia, 173, p.281 - 291, 2019/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:28.66(Materials Science, Multidisciplinary)

The temperature-dependent elasticity of the B19' NiTi is unknown today. To gain insights into the lattice-level temperature-dependent elasticity of the B19' crystal, we present results of ${it in situ}$ neutron diffraction experiments performed on polycrystalline martensitic specimens in the temperature range of 300 down to 50 K. The experimental results are compared with the density functional theory molecular dynamics (DFT-MD) and Quasi Harmonic Approximation (QHA) calculations. The results confirm that the temperature-dependent Young's modulus (TDYM) of the B19' crystal is strongly anisotropic. The experimental results along with the first-principles calculations confirm that the Elinvar and Invar are two confluent properties in NiTi SMAs and can be tailored by texturing B19' crystallographic orientations.


Mechanism of hardening and damage initiation in oxygen embrittlement of body-centred-cubic niobium

Yang, P.-J.*; Li, Q.-J.*; 都留 智仁; 尾方 成信*; Zhang, J.-W.*; Sheng, H.-W.*; Shan, Z.-W.*; Sha, G.*; Han, W.-Z.*; Li, J.*; et al.

Acta Materialia, 168, p.331 - 342, 2019/04

 被引用回数:11 パーセンタイル:7.13(Materials Science, Multidisciplinary)



Interfacial segregation and fracture in Mg-based binary alloys; Experimental and first-principles perspective

都留 智仁; 染川 英俊*; Chrzan, D. C.*

Acta Materialia, 151, p.78 - 86, 2018/06

 被引用回数:19 パーセンタイル:6.79(Materials Science, Multidisciplinary)



Effect of crystal orientation on incipient plasticity during nanoindentation of magnesium

染川 英俊*; 都留 智仁; Singh, A.*; 三浦 誠司*; Schuh, C. A.*

Acta Materialia, 139, p.21 - 29, 2017/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:33.58(Materials Science, Multidisciplinary)



Chemical misfit origin of solute strengthening in iron alloys

譯田 真人*; 都留 智仁; 香山 正憲*; 尾崎 泰助*; 澤田 英明*; 板倉 充洋; 尾方 成信*

Acta Materialia, 131, p.445 - 456, 2017/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:24.28(Materials Science, Multidisciplinary)



The Two-step nucleation of G-phase in ferrite

松川 義孝*; 武内 伴照; 鹿窪 勇太*; 鈴土 知明; 渡辺 英雄*; 阿部 弘亨*; 外山 健*; 永井 康介*

Acta Materialia, 116, p.104 - 113, 2016/09

 被引用回数:40 パーセンタイル:3.92(Materials Science, Multidisciplinary)



Effect of aluminum or zinc solute addition on enhancing impact fracture toughness in Mg-Ca alloys

長谷 貴之*; 太田垣 達也*; 山口 正剛; 池尾 直子*; 向井 敏司*

Acta Materialia, 104, p.283 - 294, 2016/02

 被引用回数:22 パーセンタイル:13.15(Materials Science, Multidisciplinary)

3種のMg合金(Mg、Mg-0.3 at.%Ca-0.6 at.%Zn、Mg-0.3 at.%Ca-0.6 at.%Al)に対して、衝撃3点曲げ試験による衝撃破壊靭性測定を行った。塑性変形能と衝撃破壊靭性は、純粋なMgと比べて合金の方が高くなった。第一原理計算から、一般化積層欠陥エネルギーと粒界凝集エネルギーをMg,Mg-Ca, Mg-Ca-Zn,Mg-Ca-Al系それぞれについて計算したところ、実験結果の傾向をよく説明する結果が得られた。計算と実験の比較から、ZnとAlをCaと同時に添加することで、塑性変形の異方性を低減し、かつ、粒界を強化することにより、高い衝撃破壊靭性が得られたと考えられる。


Hardening in thermally-aged Fe-Cr binary alloys; Statistical parameters of atomistic configuration

鈴土 知明; 永井 康介*; Schwen, D.*; Caro, A.*

Acta Materialia, 89, p.116 - 122, 2015/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:54.78(Materials Science, Multidisciplinary)



Effect of prior martensite on bainite transformation in nanobainite steel

Gong, W.; 友田 陽*; Harjo, S.; Su, Y.; 相澤 一也

Acta Materialia, 85, p.243 - 249, 2015/02

 被引用回数:76 パーセンタイル:1.28(Materials Science, Multidisciplinary)

その場中性子回折法、走査型電子顕微鏡および電子線後方散乱回折法による 部分焼き入れ有り及び無しによって523Kと573K恒温保持中ベイナイト相変態挙動を比較した。マルテンサイトを導入することによりベイナイト変態速度が加速されることを見出した。レンズマルテンサイト晶に隣接して、結晶方位の近いベイナイトラスが生成している。マルテンサイト変態ひずみはオーステナイトの塑性変形によって応力緩和されるので、これによって導入された転位はベイナイト変態を促進し、強いバリアント選択則をもたらすことがわかった。


The Effect of hydrogen atoms on the screw dislocation mobility in bcc iron; A First-principles study

板倉 充洋; 蕪木 英雄; 山口 正剛; 沖田 泰良*

Acta Materialia, 61(18), p.6857 - 6867, 2013/10

 被引用回数:50 パーセンタイル:4.52(Materials Science, Multidisciplinary)



First-principles study on the mobility of screw dislocations in bcc iron

板倉 充洋; 蕪木 英雄; 山口 正剛

Acta Materialia, 60(9), p.3698 - 3710, 2012/05

 被引用回数:53 パーセンタイル:4.91(Materials Science, Multidisciplinary)



Ab initio study on plane defects in zirconium-hydrogen solid solution and zirconium hydride

宇田川 豊; 山口 正剛; 阿部 弘亨*; 関村 直人*; 更田 豊志

Acta Materialia, 58(11), p.3927 - 3938, 2010/06

 被引用回数:65 パーセンタイル:4.82(Materials Science, Multidisciplinary)

In order to elucidate the origin of the hydrogen-induced embrittlement of zirconium alloys, we here evaluate the surface energy (SE) and unstable stacking energy (USE) of Zr-H systems by making ab initio calculations. For solid solutions we found decrease in SE and USE with increased H/Zr ratio. For the hydride, we found 25% smaller SE and 200 to 300% larger USE than pure zirconium. This indicates that zirconium hydride is extremely brittle, due to the synergistic effect of small SE relative to pure zirconium, indicating easy generation of fractures on the surface, and large relative USE, indicating difficulty in dislocation motion. Furthermore, Rice's parameter D of ductility/brittleness becomes 1.1-1.5 in hydride, indicating that brittle fracture occurs more readily than iridium. These results seem enough to attribute hydrogen embrittlement of zirconium alloys substantially to the fundamentally brittle nature of the hydride itself.


Nanoscale contact plasticity of crystalline metal; Experiment and analytical investigation via atomistic and discrete dislocation models

都留 智仁; 渋谷 陽二*; 加治 芳行

Acta Materialia, 58(8), p.3096 - 3102, 2010/05

 被引用回数:20 パーセンタイル:25.75(Materials Science, Multidisciplinary)



A New method for the quantitative analysis of the scale and composition of nanosized oxide in 9Cr-ODS steel

大沼 正人*; 鈴木 淳市; 大塚 智史; Kim, S.-W.; 皆藤 威二; 井上 賢紀; 北澤 英明*

Acta Materialia, 57(18), p.5571 - 5581, 2009/10

 被引用回数:93 パーセンタイル:2.41(Materials Science, Multidisciplinary)

The size and number density of nano-oxide particles in 9Cr-ODS steels with different concentrations of excess O, Ti and W are quantitatively determined using Small-angle neutron (SANS) and X-ray scattering (SAXS). Using the difference of the SANS and SAXS intensity in absolute units, the technique called the "alloy contrast variation (ACV) method" has been used to determine the compositions of the nano-oxide precipitates. The results indicate that the finest size and highest number density of nano-oxide particles is obtained by suppressing the amount of excess O and increasing the amount of Ti. The ACV method indicates that the finest nano-oxide has a chemical composition close to Y$$_{2}$$Ti$$_{2}$$O$$_{7}$$.


Effects of neutron-irradiation-induced intergranular phosphorus segregation and hardening on embrittlement in reactor pressure vessel steels

西山 裕孝; 鬼沢 邦雄; 鈴木 雅秀; Anderegg, J. W.*; 永井 康介*; 外山 健*; 長谷川 雅幸*; 亀田 純*

Acta Materialia, 56(16), p.4510 - 4521, 2008/09

 被引用回数:48 パーセンタイル:9.06(Materials Science, Multidisciplinary)



Microstructure formation and in situ phase identification from undercooled Co-61.8 at.% Si melts solidified on an electromagnetic levitator and an electrostatic levitator

Li, M.*; 長汐 晃輔*; 石川 毅彦*; 水野 章敏*; 安達 正芳*; 渡辺 匡人*; 依田 眞一*; 栗林 一彦*; 片山 芳則

Acta Materialia, 56(11), p.2514 - 2525, 2008/06

 被引用回数:21 パーセンタイル:25.02(Materials Science, Multidisciplinary)



Molecular dynamics study on the formation of stacking fault tetrahedra and unfaulting of Frank loops in FCC metals

門吉 朋子; 蕪木 英雄; 清水 大志; 君塚 肇*; 實川 資朗; Li, J.*

Acta Materialia, 55(9), p.3073 - 3080, 2007/05

 被引用回数:39 パーセンタイル:12.25(Materials Science, Multidisciplinary)



Yield point of metallic glass

清水 大志; 尾方 成信*; Li, J.*

Acta Materialia, 54(16), p.4293 - 4298, 2006/09

 被引用回数:173 パーセンタイル:0.9(Materials Science, Multidisciplinary)

ほとんどの金属ガラス(BMG)においては、約2%の単軸歪$$epsilon_{rm y}$$によりせん断帯が形成される。本論文では、この現象の臨界条件が萌芽的せん断帯(ESB)の進展に依存し、生成にはよらないという理論を提案する。ESBが進展するためには、各原子が疎外化された糊状領域が摩擦加熱によってガラス転移温度$$T_{rm g}$$に達するまで、遠方のせん断応力$$tau_inftyapprox Eepsilon_{rm y}/2$$が準定常状態の摩擦力$$tau_{rm glue}$$を越えていなければならない。その時点で、ESBはせん断き裂的なものにまで成熟する。この成熟に必要な長さのスケール$$l_{rm inc}$$はZrベースのBMGについて$$sim$$10$$^{2}$$nmと見積もることができるが、これ以下のサイズではせん断変形の局所化は起こらない。疎外化領域におけるせん断変形局所化への抵抗は極めて高速な(すなわち原子振動と同程度のタイムスケールを持つような)散逸プロセスによることから、分子動力学(MD)シミュレーションによって追跡することが可能である。われわれは2元素のレナードジョーンズモデル系や埋め込み原子法(EAM)ポテンシャル,5元素のEAMポテンシャルによるMDシミュレーションを実施し、$$epsilon_{rm y}$$の予測として2.1$$sim$$2.9%という範囲の値を得た。

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