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論文

Superior TRIP effect in a duplex stainless steel and its mechanism studied by ${it in situ}$ neutron diffraction experiments

土田 紀之*; 藤田 晃徳*; 平川 直樹*; 濱田 純一*; 石丸 栄一郎*; Gong, W.; 川崎 卓郎; Harjo, S.

Materials Characterization, 236, p.116436_1 - 116436_13, 2026/06

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2026.116436
 被引用回数：1 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

This study investigated the transformation-induced plasticity (TRIP) effect in duplex stainless steel (DSS), focusing on the influence of deformation temperature on the mechanical properties of 24Cr-5Ni-0.18N DSS. The steel showed an excellent balance of tensile strength and uniform elongation below 183 K due to deformation-induced martensitic transformation (DIMT) of the austenite ($$gamma$$) phase. The superior TRIP effect was attributed not only to DIMT and enhanced stress and work hardening at lower temperatures, but also to changes in phase interactions and texture evolution. DIMT suppressed crystal rotation, altered stress partitioning among constituent phases, and weakened the texture of the $$alpha$$ and $$alpha$$' phases. In JIS-SUS329J4L, phase stress, work hardening, and KAM values increased with decreasing temperature, while the texture weakened.

論文

Cryogenic-to-ambient evolution of hetero-deformation-induced strengthening in dual-phase medium-entropy alloys

Ha, H.*; Kim, J.*; Gu, G. H.*; Harjo, S.; Gong, W.; Hong, S.-J.*; Kim, H. S.*

Materials Characterization, 234, p.116086_1 - 116086_12, 2026/04

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2026.116086
 被引用回数：2 パーセンタイル：84.58(Materials Science, Multidisciplinary)

Dual-phase (DP) high- and medium-entropy alloys (H/MEAs), consisting of face-centered cubic (FCC) and body-centered cubic (BCC) phases, have attracted attention because of their excellent strength-ductility balance. However, the temperature dependence of hetero-deformation-induced (HDI) strengthening remains unclear. In this study, an Al$$_{7}$$(CoNiV)$$_{93}$$ DP MEA was investigated using in-situ neutron diffraction and multiscale electron microscopy. Both intrinsic strength and HDI strengthening increased at cryogenic temperature. This enhancement originated from the increased lattice friction stress of the hard BCC phase and suppressed dislocation mobility at low temperature, which promoted dislocation accumulation at heterogeneous interfaces. These findings provide insights into temperature-dependent HDI strengthening in DP H/MEAs and related alloy systems.

論文

Positron annihilation lifetime spectroscopy of FeCr and FeCrAl oxide dispersion strengthened (ODS) alloys

鵜飼 重治; 平出 哲也; 大久保 成彰

Materials Characterization, 211, p.113813_1 - 113813_9, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.113813
 被引用回数：5 パーセンタイル：47.34(Materials Science, Multidisciplinary)

Ti添加FeCr ODS合金とAl添加FeCrAl ODS合金を対象として、酸化物粒子とフェライト母相の界面ナノ構造を調べることを目的に陽電子寿命測定を行った。測定データは2トラップから成る3成分に精度良く分解できることが示された。フェライト母相での陽電子寿命は理論値である107ピコ秒に近い値になった。陽電子消滅同時計数ドップラー広がり法と高分解能電顕観察を併用することにより、陽電子をトラップしている2種類の欠陥集合体の構造を詳細に調べた。その結果、短寿命(179-194ピコ秒)に対応する欠陥集合体は蔵元らの理論解析に基づき、フェライト母相と酸化物粒子の界面に形成されたミスフィット転位に沿って集積した単空孔や複空孔にトラップされた陽電子の寿命に対応している。また、長寿命(301-323ピコ秒)は界面に生成したアルゴンガスバブルに対応しいていることを示した。陽電子消滅測定で得られたアルゴンガスバブルの数密度は高分解能電顕で観察された酸化物粒子の数密度と同オーダーで両者は整合していることを確認した。

論文

Microstructures and hardness of BCC phase iron-based high entropy alloy Fe-Mn-Cr-V-Al-C

若井 栄一; 能登 裕之*; 柴山 環樹*; 古谷 一幸*; 安堂 正己*; 鎌田 貴晴*; 石田 卓*; 牧村 俊助*

Materials Characterization, 211, p.113881_1 - 113881_10, 2024/05

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.113881
 被引用回数：12 パーセンタイル：80.23(Materials Science, Multidisciplinary)

大強度加速器標的や原子力の分野や航空機と自動車の磁気モーターの応用のために、CoおよびNi元素を含まないbcc結晶構造を持つ鉄基高エントロピー合金(HEA) Fe-20Mn-15Cr-10V-10Al-2.5C (at%)の微細構造、機械的特性及び照射硬化挙動を調べた。この合金は、1150$$^{circ}$$Cで2時間焼ならしした後、水焼入れし、800$$^{circ}$$Cで10分間加熱した後、再び水焼入れした。この合金はbcc相を持ち、粒界に沿って2-3$$mu$$mのバナジウム炭化物が配列していた。また、ビッカース硬度は520Hvで純タングステンよりも硬かいことが分かった。走査型透過電子顕微鏡による位相差コントラスト法により磁区構造を観察したところ、粒子内のミクロサイズの磁区と表面近傍にサブミクロサイズの磁区が形成されており、この磁気特性は魅力的であった。母相中には、ナノスケール(20nm)の元素分布が観察され、原子レベル領域での結晶格子の乱れの存在が見られた。この材料は、300$$^{circ}$$Cおよび500$$^{circ}$$Cで1dpaまで照射硬化が起こらず、非常に高い耐放射線性能が確認された。これは、照射によって引き起こされるナノスケールの濃度変化とHEA内の歪み緩和によるものであると推測された。これらの緒特性は、多分野の応用において非常に魅力的な特性である。

論文

Orientation dependence of yield strength in a new single crystal-like FeCrAl oxide dispersion strengthened alloy

Aghamiri, S. M. S.*; 菅原 直也*; 鵜飼 重治; 大野 直子*; 坂本 寛*; 山下 真一郎

Materials Characterization, 176, p.111043_1 - 111043_6, 2021/06

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2021.111043

事故耐性被覆管材料として、化学組成と製造プロセスの改良により、優れた耐酸化性を有するFeCrAl-ODS合金を開発した。圧延方向に{110}$$<$$112$$>$$集合組織を有し、ナノサイズの酸化物粒子を含有する単結晶likeの粗大結晶粒から成るFeCrAl-ODS合金を製造した。これを用いて、圧延方向(L)とこれに直角方向(T)の引張試験を室温から800$$^{circ}$$Cまでの温度範囲で行い、T方向の降伏応力はL方向より大きいことを示した。このような降伏応力の結晶方位依存性は、L方向とT方向のシュミット因子で説明できることを示した。合わせて、FeCrAl-ODS合金の臨界分解せん断応力を室温から800$$^{circ}$$Cの温度範囲で初めて決定した。

論文

Influence of carbon concentration and magnetic transition on the austenite lattice parameter of 30Mn-C steel

友田 陽*; 村上 俊夫*; Wang, Y. X.*; 大村 孝仁*; Harjo, S.; Su, Y. H.; 篠原 武尚

Materials Characterization, 163, p.110243_1 - 110243_8, 2020/05

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2020.110243
 被引用回数：8 パーセンタイル：37.74(Materials Science, Multidisciplinary)

In this study, the effects of carbon concentration and magnetic transition on the austenite lattice parameter of Fe-30Mn-$$x$$C alloys were assessed. A linear relationship was obtained between the carbon content and the lattice parameter determined by neutron diffraction and neutron Bragg-edge transmission imaging for austenitic steels bearing 0.007-1.20 mass% C. The results obtained through both methods showed good agreement. In addition, carbon partitioning was evaluated in artificially piled-up discs with different carbon contents in order to develop a new technique for advanced multi-phase steels. The analysis of asymmetry and broadening of the diffraction line profile revealed that the carbon partitioning could be determined. In conclusion, the results presented herein expand the current knowledge on the properties of high Mn austenite.

論文

Fundamental study on wettability of pure metal by liquid sodium

斉藤 淳一; 澁谷 秀雄*; 小林 洋平*

Characterization of Minerals, Metals, and Materials 2020, p.563 - 571, 2020/01

https://doi.org/10.1007/978-3-030-36628-5_55
 被引用回数：4 パーセンタイル：85.42(Materials Science, Multidisciplinary)

Liquid sodium is used for a coolant of fast reactor, because of its high thermal conductivity and high melting temperature. Wettability is one of important properties to design the apparatus of fast reactor. It is well known wettability by liquid sodium changes by surface roughness and kind of metal, etc. We propose an atomic interaction between metal and liquid sodium also relates to wettability. The purpose of this study is to understand the wettability of pure metal by liquid sodium by both of experimental and theoretical approach. High purity metal plates of titanium, vanadium, iron, nickel copper and molybdenum were used for experiment. Wettability was evaluated using the contact angle obtained by tangent method. Simple surface models were constructed for theoretical calculation. The contact angel was evaluated using two kinds of atomic bond. As a result, it became clear there was relationship between the contact angle and atomic bond.

論文

An Unreported precipitate orientation relationship in Al-Zn-Mg based alloys

Bendo, A.*; 松田 健二*; Lervik, A.*; 都留 智仁; 西村 克彦*; 布村 紀男*; Holmestad, R.*; Marioara, C. D.*; 清水 一行*; 戸田 裕之*; et al.

Materials Characterization, 158, p.109958_1 - 109958_7, 2019/12

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2019.109958
 被引用回数：47 パーセンタイル：91.49(Materials Science, Multidisciplinary)

アルミニウム(Al)合金中のMgZn$$_2$$析出物の観察を、電子線回折, 明視野透過型電子顕微鏡、及び、原子スケール走査透過型電子顕微鏡イメージングの組合せを用いて行った。その結果、$$eta$$-MgZn$$_2$$析出物相とAl格子との間に、未だ報告されていない$$eta_{13}$$方位関係の存在を明らかにした。その界面の原子モデルを作成し第一原理計算による構造緩和計算を行ったところ、最も不整合な方位において観察されるステップ状の構造をよく説明できる計算結果が得られた。

論文

Evaluation of austenite volume fraction in TRIP steel sheets using neutron diffraction

徐 平光; 友田 陽*; 新垣 優; Harjo, S.; 末吉 仁*

Materials Characterization, 127, p.104 - 110, 2017/05

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2017.02.028
 被引用回数：52 パーセンタイル：92.34(Materials Science, Multidisciplinary)

The volume fractions of austenite ($$f_{rm A}$$) in TRIP steels were evaluated using time-of-flight neutron diffraction through four methods. They include the analysis method with random texture assumption, the correction method of ($$hkl$$) peak intensities, the Rietveld refinement method using the summed spectrum without distinguishing the specimen orientations, and the combined Rietveld analysis method for textures and volume fractions. It was found that for a near-random spectrum obtained by the summation of all the measured neutron spectra, the Rietveld refinement provided a satisfactory precision for $$f_{rm A}$$. Moreover, the precision was further improved through the combined Rietveld analysis method. If the texture measurement is unavailable, it is suggested to measure the neutron spectrum along the transverse direction, and to analyze the $$f_{rm A}$$ using conventional correction method of ($$hkl$$) peak intensities. It was also confirmed that the increment of $$f_{rm A}$$ evidently improved the combinations of tensile strength and uniform elongation (TS$$times$$UEl).

論文

Influence of O$$_{2}$$ incident energy for initial sticking probability and product SiO desorption rate on Si(001) surfaces

寺岡 有殿; 吉越 章隆

Proceedings of 3rd International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '01 (ALC '01), p.341 - 344, 2001/11

Si(001)表面とO$$_{2}$$分子の表面反応においては、室温でO$$_{2}$$分子の解離吸着が起こり表面が酸化される(パッシブ酸化)。一方、表面温度がおおむね700$$^{circ}C$$以上では酸化反応生成物としてSiO分子が熱脱離して表面に酸素は残らない。今回はO$$_{2}$$分子の初期吸着確率の入射エネルギー依存性とSiO脱離速度の入射エネルギー及び表面温度依存性を測定した。前者は酸素カバレッジのup-take曲線の一次微分から求めた。後者の実験には同位体$$^{18}$$O$$_{2}$$を用いてSi$$^{18}$$O(m/e=46)を検出することによりCO$$_{2}$$バックグラウンドの影響のない高精度の測定ができた。これらにより初期吸着確率が0.3eVに極小点を持つことやSiO生成温度の下限が入射エネルギーに依存するなどの新しい知見を得た。初期吸着には前駆体経由過程と直接解離過程があることが見いだされた。

論文

SPM investigation of C$$_{60}$$ thin films irradiated with energetic ions

鳴海 一雅; 楢本 洋

Proceedings of 3rd International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices '01 (ALC '01), p.322 - 325, 2001/11

Si(111)上のC$$_{60}$$ 薄膜に対して、360 keV $$^{40}$$Ar$$^{+}$$,$$^{40}$$Ar$$^{4+}$$イオンを1.0$$times$$10$$^{12}$$/cm$$^{2}$$から1.1$$times$$10$$^{16}$$/cm$$^{2}$$照射した際の照射効果を調べた。照射前の薄膜は絶縁性を示したが、1.1$$times$$10$$^{14}$$/cm$$^{2}$$の照射量で電気伝導性を示すようになった。ラマン分光分析によるとこの時の薄膜はほとんど非晶質炭素になっており、この電気伝導性は、C$$_{60}$$分子の分解によって生じた伝導性を持った炭素同位体によって生じたことを明らかにした。1.1$$times$$10$$^{15}$$/cm$$^{2}$$以上の照射量では、ラマンスペクトル中のC$$_{60}$$分子の特徴は完全に消失し、薄膜の表面形態に著しい変化が観測された。この形態の変化はArイオンによるスパッタリングとC$$_{60}$$分子の分解による高密度化によるものと考えられる。

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