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Lobzenko, I.; 森 英喜*; 都留 智仁
Journal of Materials Research and Technology, 40, p.3798 - 3805, 2026/01
被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)ハイエントロピー合金(HEA)は複数の主要元素から構成される金属材料であるが、その優れた機械的特性のメカニズムは未だ十分に解明されていない。HEAの原子論的モデリングは、原子環境の化学的不均一性によって複雑化しており、古典的近似の範囲内で大規模システムの機械的応答をシミュレートするための新たな相互作用ポテンシャルの開発が求められている。機械学習を用いた原子間ポテンシャルは、この問題に対する有力なアプローチであることが示されている。本研究では、体心立方合金であるVNbMoTaWおよびTiZrNbHfTaを対象とし、人工ニューラルネットワークに基づく機械学習ポテンシャルを構築した。新たに開発したポテンシャルにより、体積弾性率、弾性定数、積層欠陥エネルギーといった基本的な材料特性を高精度に再現できることを示した。さらに、VNbMoTaWとTiZrNbHfTaはいずれも広い温度範囲で高い強度を示すが、延性の違いの要因について、これら2種の合金におけるらせん転位の滑り挙動のシミュレーション解析を実施した。その結果、強いピンニング効果がVNbMoTaWの高い脆性に寄与していることを明らかにし、対照的にTiZrNbHfTaではピンニングが抑制され、(112)滑り面が容易に活性化されることがわかった。
Chen, H. F.*; Liu, B. X.*; 徐 平光; Fang, W.*; Tong, H. C.*; Yin, F. X.*
Journal of Materials Research and Technology, 32, p.3060 - 3069, 2024/09
被引用回数：8 パーセンタイル：61.47(Materials Science, Multidisciplinary)The hot-rolled microstructure of medium Mn steel has coarse grains and severe elemental segregation, resulting in low strength and plasticity. Constructing a multiphase structure, refining the microstructure, and regulating elemental segregation enhance the mechanical properties. In this study, liquid nitrogen treatment created a layered distribution of austenite and martensite. Warm rolling was then used to reduce layer thickness and refine grain structure. After liquid nitrogen and warm rolling treatments, the strength and plasticity of medium Mn steel increased to 1270 MPa and 23.3%, respectively, far exceeding the hot-rolled state (724 MPa, 12.8%). Warm rolling also triggers austenite reverted transformation (ART) and introduces high-density dislocations, further improving austenite stability. This strengthening effect is higher than that from intercritical annealing alone. Improved austenite stability delays the transformation induced plasticity (TRIP) effect, preventing brittle fracture and enhancing deformation coordination between layers, significantly increasing the plastic deformation capacity of medium Mn steel.
Nguyen, T.-D.*; Singh, C.*; Kim, Y. S.*; Han, J. H.*; Lee, D.-H.*; Lee, K.*; Harjo, S.; Lee, S. Y.*
Journal of Materials Research and Technology, 31, p.1547 - 1556, 2024/07
被引用回数：9 パーセンタイル：70.84(Materials Science, Multidisciplinary)This study investigates the mechanical properties of a friction-stir-welded (FSW) AA6061-T6 aluminum alloy at ultra-low temperature (ULT) of 20 K. In-situ neutron diffraction and orientation imaging microscopy were employed to compare the tensile deformation behavior of the base metal (BM) and heat-affected zone (HAZ) in the FSW aluminum plate. The results demonstrate that compared to room-temperature (RT), ULT induces a significant improvement in tensile strength and ductility in both the BM and HAZ. The enhanced mechanical properties in BM at ULT result from a more homogeneous deformation than occurs at RT. On the other hand, HAZ at ULT exhibits an even lower yield strength than at RT, but the strain hardening rate (SHR) is the most significant among the alloys, leading to a tensile strength of 346 MPa and the highest ductility of 46.8%. The lowest yield strength corresponds to the lowest-hardness zones in HAZ, caused by dissolved/coarsened precipitates during the FSW process.
都留 智仁; Lobzenko, I.; 尾方 成信*; Han, W.-Z.*
Journal of Materials Research and Technology, 28, p.1013 - 1021, 2024/01
被引用回数：6 パーセンタイル：26.74(Materials Science, Multidisciplinary)体心立方耐熱金属において、ある種の溶質原子は硬化と脆化を誘発する。特に格子間酸素はNbに劇的な硬化をもたらし、酸素を添加したNb合金の降伏応力は純Nbの2倍以上になる。この酸素による劇的な硬化は、転位と酸素の相互作用が比較的弱いため、従来のメカニズムでは説明できない。本研究では、らせん転位と酸素、空孔との3体相互作用に着目した。第一原理計算の結果、酸素と転位の相互作用は斥力であるが、空孔と酸素のペアが形成されると、らせん転位との引力相互作用が強まることが明らかになった。さらに、この特徴は、Nb中の酸素の特異な性質であることがわかった。空孔と酸素のペアは、孤立した空孔と酸素の格子間よりも転位運動のエネルギー障壁をより大きく増加させる。この過程において、酸素のユニークな八面体-四面体シャッフリングプロセスが劇的な硬化に支配的に寄与しているという、新しいメカニズムを発見した。このように、酸素添加BCC合金では、広く分布する空孔-酸素対が転位運動の強力な障害物として振る舞い、損傷蓄積と連続的な硬化を引き起こす。
Mao, W.; Gao, S.*; Bai, Y.*; Park, M.-H.*; 柴田 曉伸*; 辻 伸泰*
Journal of Materials Research and Technology, 17, p.2690 - 2700, 2022/03
被引用回数：25 パーセンタイル：81.48(Materials Science, Multidisciplinary)超微細結晶粒(UFG)組織を有する準安定オーステナイト鋼は、冷間圧延中の変形誘起マルテンサイト変態と焼鈍時のオーステナイトへの逆変態を利用することにより、従来の冷間圧延および焼鈍プロセスで製造することができる。しかし、変形誘起マルテンサイト変態に対するオーステナイトの機械的安定性が高い場合には、冷間圧延中に十分な量のマルテンサイトが生成しないため、このようなプロセスは適用できない。本研究では、高い機械的安定性を有するFe-24Ni-0.3C準安定オーステナイト鋼に対して、冷間圧延と焼鈍の2段階プロセスを適用した。冷間圧延に先立ち、繰り返しサブゼロ処理と逆焼鈍処理を施した。このような処理により、オーステナイトの機械的安定性が劇的に低下し、その後の冷間圧延工程で変形誘起マルテンサイトの生成が大幅に促進された。その結果、結晶粒の微細化が著しく促進され、平均オーステナイト粒径0.5mmの完全再結晶試験片の作製に成功し、高強度と高延性を両立させた。
鵜飼 重治; 山下 真一郎
Journal of Materials Research and Technology, 16, p.891 - 898, 2022/01
被引用回数：21 パーセンタイル：76.17(Materials Science, Multidisciplinary)軽水炉の事故耐性燃料被覆管候補材であるFeCrAl-ODS合金の1000
Cでのクリープ変形速度は、分散粒子がYAlO
である場合はY
ZrO
である場合に比べ、2-3桁大きくなる。また、これらの変形は転位と分散粒子の相互作用で決まる分散強化応力より十分低い応力で起こることが分かっている。このような新しく見出されたクリープ変形現象のメカニズムを2通りのアプローチで検討した。第1のアプローチは分散粒子と母相の界面での転位エネルギーの緩和理論に基づくもので、数値解析により転位の上昇運動が格子ミスフィットの大きいYAlO界面で加速されることを示した。他のアプローチは、分散粒子の周りに発生する応力が上昇運動する転位に働く力をPeach-Koehler関係式を解くことにより求める方法である。その結果、格子ミスフィットが大きい整合性の悪いYAlOは母相との界面で大きな応力を発生することが、転位の上昇運動を加速し大きな変形速度をもたらすことを定量的に示した。
