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Harjo, S.; Gong, W.; 川崎 卓郎; 諸岡 聡; 山下 享介*
ISIJ International, 62(10), p.1990 - 1999, 2022/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Metallurgy & Metallurgical Engineering)Two mechanisms inconsistent each other, a relaxation of type II internal stress and a presence of mobile dislocation, were previously proposed to describe the low elastic limit of as-quenched lath martensite steels. In this study, neutron diffraction experiments were performed to revisit the deformation behavior of lath martensite steel. The highly dense random arrangement dislocations easily moved at the beginning of deformation, then accumulated, annihilated and changed the arrangement differently depending on the orientation of the packet with respect to the deformation direction. The movement of highly dense random arrangement dislocations played an important role as a mechanism at the beginning of deformation, and can be a true feature of mobile dislocations.
吉田 雅幸*; 西端 樹*; 松田 朋己*; 伊藤 佑介*; 杉田 直彦*; 城 鮎美*; 菖蒲 敬久; 荒河 一渡*; 廣瀬 明夫*; 佐野 智一*
Journal of Applied Physics, 132(7), p.075101_1 - 075101_9, 2022/08
被引用回数：5 パーセンタイル：67.2(Physics, Applied)This study aims to investigate the influence of the pulse duration on the mechanical properties and dislocation density of a aluminum alloy treated using dry laser peening. The results of the micro-Vickers hardness test, residual stress measurement, and dislocation density measurement demonstrate that over a pulse duration range of 180 fs to 10 ps, the maximum peening effects are achieved with a pulse duration of 1 ps. Moreover, the most significant dry laser peening effects are obtained by choosing a pulse duration that achieves a laser intensity that simultaneously generates the strongest shock pressure, suppresses optical nonlinear effects, and realizes the least thermal effects, which weaken the shock effects.
小松 遊矢*; 清水 亮太*; 佐藤 龍平*; Wilde, M.*; 西尾 和記*; 片瀬 貴義*; 松村 大樹; 齋藤 寛之*; 宮内 雅浩*; Adelman, J. R.*; et al.
Chemistry of Materials, 34(8), p.3616 - 3623, 2022/04
被引用回数：9 パーセンタイル：75.5(Chemistry, Physical)Here, we demonstrate such a highly repeatable photoinduced insulator-to-metal transition in yttrium oxyhydride (YO
H
) epitaxial thin films. The temperature (
) dependence of the electrical resistivity (
) of the films transforms from insulating to metallic (
) under ultraviolet laser illumination. The sample is heated (125 
C) under an Ar atmosphere to recover its original insulating state. The films recover their original metallic conductivity when subsequently subjected to ultraviolet laser illumination, showing repeatable photoinduced insulator-to-metal transition. First principles calculations show that the itinerant carriers originate from the variations in the charge states of the hydrogen atoms that occupy octahedral interstitial sites. This study indicates that tuning the site occupancy (octahedral/tetrahedral) of the hydrogen atoms exerts a significant effect on the photoresponse of metal hydrides.
Zhang, X. X.*; Knoop, D.*; Andr
, H.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Lutz, A.*; Lahres, M.*
International Journal of Plasticity, 140, p.102972_1 - 102972_20, 2021/05
被引用回数：28 パーセンタイル：94.45(Engineering, Mechanical)To better understand and predict the mechanical properties of additive manufacturing (AM) Al-Si-Mg alloys, developing a physically-based constitutive model is crucial. Among different models, the dislocation-density-based Kocks-Mecking (K-M) constitutive model has been widely used. In-situ neutron diffraction, a powerful method to measure the phase stress and dislocation density in bulk polycrystalline materials under loading, is employed to investigate the AM AlSi3.5Mg1.5 and AlSi3.5Mg2.5 (wt.%) alloys. Based on the present measured and previous experimental data, a multiscale constitutive model is developed for different AM Al-Si-Mg alloys.
WB-STEM observation of dislocation loop behavior in reactor pressure vessel steel during post-irradiation annealingDu, Y.*; 吉田 健太*; 嶋田 雄介*; 外山 健*; 井上 耕治*; 荒河 一渡*; 鈴土 知明; Milan, K. J.*; Gerard, R.*; 大貫 惣明*; et al.
Materialia, 12, p.100778_1 - 100778_10, 2020/08
長期に原子炉圧力容器の健全性を確保するためには、照射が材料に及ぼす影響を理解する必要がある。本研究では我々が新規開発したWB-STEMを用いて、中性子照射された原子炉圧力容器試験片を焼鈍中、照射誘起転位ループの観察を行った。焼鈍温度を上げると
ループの割合が増加していることが確認された。また、2つの
ループが衝突してループになる現象の観察に初めて成功した。転位に転位ループがデコレートする現象も観察され、分子動力学シミュレーションによってそのメカニズムが説明することができた。
Woo, W.*; Naeem, M.*; Jeong, J.-S.*; Lee, C.-M.*; Harjo, S.; 川崎 卓郎; He, H.*; Wang, X.-L.*
Materials Science & Engineering A, 781, p.139224_1 - 139224_7, 2020/04
被引用回数：38 パーセンタイル：93.57(Nanoscience & Nanotechnology)To elucidate deformation behavior behind the exceptional mechanical properties of CrCoNi based medium entropy alloys, the deformation related microstructural parameters were determined by using in situ neutron diffraction and peaks profile analysis methods. Superior tensile strength and elongation of the CrCoNi alloy is relevant to higher twin fault probability (
, up to 3.8%) and dislocation density (, up to 9.7 
10
m
) compared to those (1.3% and 3.4 10 m, respectively) of the CrCoNiFe at 293K. Meanwhile, at 140K, the of the CrCoNiFe significantly increased up to 4.4% with the stable of 
5.0 10 m and its mechanical properties overwhelm those of the CrCoNi at 273K. Such twinning dominant deformation mechanism at low temperature is also assured by lower stacking fault energy (SFE) of the CrCoNiFe at 140K compared to those of the CrCoNi and CrCoNiFe alloys at 293K.
菖蒲 敬久; 城 鮎美*; 吉田 裕*
材料, 69(4), p.343 - 347, 2020/04
金属材料の疲労評価において転位密度は非常に重要な物理量である。一般的に転位密度は走査型電子顕微鏡で評価されているが、最近、X線回折のプロファイルの幅から転位密度を導出する方法が提案されている。本研究では当該技術を放射光に適用したので報告する。オーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lを引張ながら2次元検出器により5つの回折プロファイルを取得し、ラインプロファイル解析を実施した。その結果、転位密度は塑性変形後急激に増加し、その値は走査型電子顕微鏡で別途測定した結果とかなり良い一致を示した。今後、局所からの転位密度をその場計測し、ラインプロファイル解析が疲労破壊の機構解明に貢献するものと期待している。
笠原 茂樹; 知見 康弘; 端 邦樹; 塙 悟史
材料と環境, 68(9), p.240 - 247, 2019/09
ステンレス鋼のBWR一次系水中環境助長割れ機構検討の一環として、荷重を付与したCT試験片を290Cの高温水に浸漬し、疲労予亀裂先端近傍の酸化物を観察した。酸化物内層は、Fe, Ni, Crを含むスピネル構造の微細粒、外層はFe
O
の結晶粒であった。FEM解析によるCT試験片亀裂先端の応力、ひずみ分布との比較より、塑性変形に伴う転位と弾性ひずみの重畳によって酸化物内層の形成が促進されることが示唆された。
鈴土 知明; 鬼塚 貴志*; 福元 謙一*
Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, 27(6), p.064001_1 - 064001_15, 2019/08
被引用回数：16 パーセンタイル：66.08(Materials Science, Multidisciplinary)低温でのBCC金属の塑性は、らせん転位の移動に支配される。これらの金属結晶におけるらせん転位芯は非平面構造を有するため、その運動は複雑であり、予測不能である。例えば、密度汎関数理論(DFT)は、{
面上のすべりを予測するが、高温における実際のすべり面は予測から乖離してれており、そのメカニズムは何十年もの間の謎だった。本研究ではらせん転位運動を追跡する一連の分子動力学シミュレーションを実施し、実験で得られている滑り面の移行再現することに成功した。我々は、次に、Peierls障壁を超えて転位が移動する現象を精査するアルゴリズムを考案し、すべり面移行のメカニズムを発見した。すなわち、転位芯構造の変化がなくても、転位線の大きなゆらぎによって交差すべりのキンクペアが核形成されることを確認した。
友田 陽*; 小嶋 真由美*; Harjo, S.; Gong, W.*; 佐藤 成男*; Ung
r, T.*
Materials Science & Engineering A, 743, p.32 - 39, 2019/01
被引用回数：25 パーセンタイル：80.65(Nanoscience & Nanotechnology)Heterogeneous plastic deformation behavior of 
oriented individual grains-family with respect to the tensile direction in austenitic steels was studied using electron back scatter diffraction (EBSD) and neutron diffraction (ND) measurements. The kernel averaged misorientation value determined by EBSD for a plastically deformed specimen was different in grain to grain, suggesting different dislocation densities. Such insights obtained from the surface observations with EBSD were quantitatively evaluated as bulk-averaged data using ND. The convolutional multiple whole profile fitting (CMWP) for ND profiles has revealed different dislocation densities in oriented grains-families, showing good coincidence with the EBSD results in trend.
Harjo, S.; 川崎 卓郎; 友田 陽*; Gong, W.
Materials Science Forum, 905, p.46 - 51, 2017/08
To understand the strengthening mechanism of a metallic material with high dislocation density, the plastic deformation behavior of lath martensite was studied by means of in situ neutron diffraction measurements during tensile deformations using a 22SiMn2TiB steel and a Fe-18Ni alloy. The characteristics of dislocation were analyzed and were discussed with the relation of stress-strain curves. The dislocation densities induced by martensitic transformation during heat-treatment in both materials were found to be originally as high as 10 m order, and subsequently to increase slightly by the tensile deformation. The parameter M value which displays the dislocation arrangement dropped drastically at the beginning of plastic deformation in both materials, indicating that the random arrangement became more like a dipole arrangement.
友田 陽*; 佐藤 成男*; Harjo, S.
鉄と鋼, 103(2), p.73 - 85, 2017/01
被引用回数：17 パーセンタイル：62.95(Metallurgy & Metallurgical Engineering)Several methods on single-peak and multi-peaks line-profile analyses for neutron or X-ray diffraction are critically reviewed. Compared with deconvolutional methods like the classical Williamson-Hall method and the modified Warren-Averbach method combined with the modified Williamson-Hall plot, a recently developed convolutional multiple whole profile (CMWP) fitting method enables to provide the density, arrangement and character of dislocation and crystallite size reasonably. Elasto-plastic deformation behavior in austenite, ferrite, martensite and two-phase steels are studied using such profile analyses, revealing that flow stress is dependent not only on dislocation density but also its arrangement. In particular, in situ neutron diffraction with the CMWP analysis is powerful to monitor microstructural changes during deformation and/or heat treatment.
Harjo, S.; 川崎 卓郎; Gong, W.; 相澤 一也
Journal of Physics; Conference Series, 746(1), p.012046_1 - 012046_7, 2016/10
被引用回数：5 パーセンタイル：88.78(Physics, Nuclear)In situ neutron diffraction during tensile deformation of an as-quenched lath martensitic 22SiMn2TiB steel, was performed using a high resolution and high intensity time-offlight neutron diffractometer. The characterizations of dislocations were analyzed using the classical Williamson-Hall (cWH) and modified Williamson-Hall (mWH) plots on the breadth method, and the convolutional multiple whole profile (CMWP) fitting method. As results, the dislocation density as high as 10 m in the as-quenched martensitic steel was determined. The dislocation density was found to decrease qualitatively with plastic deformation by the cWH and mWH plots, but hardly to change by the CMWP method. The scanning transmission electron microscopy observation supported the results of the latter method. In the CMWP method, the parameter 
that represents the arrangement of dislocations was found to decrease rapidly where a very high work hardening was observed.
Xiong, Z.; 直江 崇; Wan, T.; 二川 正敏; 前川 克廣*
Procedia Engineering, 101, p.552 - 560, 2015/03
被引用回数：1 パーセンタイル：62.19(Engineering, Multidisciplinary)核破砕中性子源の構造材料として用いられるオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lの超高サイクル疲労挙動について、ひずみ速度10
s
の超音波疲労試験により調べた。超高サイクルの繰返し応力負荷に伴う硬化及び軟化を調べるために、溶体化処理材及び冷間圧延材に対して、疲労試験後の試験片断面の硬度分布、引張り試験による残強度測定、非線形超音波による転位密度変化の計測を実施した。その結果、溶体化処理材では、10
回以上の超高サイクル領域で繰返し硬化が観測された。冷間圧延材では、10回以下では、繰返し軟化が観測された一方、10回以上では、繰返し硬化が観測された。
熊谷 正芳*; 秋田 貢一; 今福 宗行*; 大谷 眞一*
Advanced Materials Research, 996, p.39 - 44, 2014/08
被引用回数：6 パーセンタイル：93.39(Engineering, Mechanical)ショットピーニング(SP)およびレーザーピーニング(LP)を施工したオーステナイトステンレス鋼の微視組織をX線ラインプロファイル解析法によって調査した。SP、LPの両試験片ともほぼ同様の残留応力深さ分布を有するが、微視組織はピーニング施工表面のみならず、表面から数ミクロン深さにおいても微視組織は異なっていた。転位密度はSP試験片のほうがLP試験片よりも高く、また、結晶子サイズはSPのほうがLPよりも小さかった。
若井 栄一; 橋本 直幸*; Robertson, J. P.*; 沢井 友次; 菱沼 章道
Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part.1), p.352 - 356, 2002/12
被引用回数：11 パーセンタイル：58.11(Materials Science, Multidisciplinary)ORNLのHFIR炉等で中性子のエネルギースペクトルを調整した照射をオーステナイト-ステンレス鋼に行い、スエリング挙動に対する冷間加工と添加元素の効果を調べた。弾き出し損傷に対するヘリウムの生成速度を約15appmHe/dpaに調整して、400Cで17.3dpaまで照射した。試料は20%冷間加工したJPCA,316R、及び炭素濃度を0.02%に低減し、ニオブやチタンを添加した材料(C及びK材)である。照射によってこれらの材料中にはキャビティ,転位ループ及び炭化物が形成した。冷間加工したJPCAと316R材のスエリングはそれぞれ0.003%,0.004%となり、溶体化処理材に比べてやや小さくなった。また、CとK材ではそれぞれ0.02%,0.01%となり、冷間加工によってスエリングが著しく抑制された。以上のように、炭素とニオブたチタンの同時添加に冷間加工を加えることで400Cでのスエリングは抑制された。
ion irradiation若井 栄一; 江沢 正志*; 今村 淳子*; 武中 剛志*; 田辺 哲朗*; 大嶋 隆一郎*
Journal of Nuclear Materials, 307-311(Part.1), p.367 - 373, 2002/12
被引用回数：29 パーセンタイル：84.88(Materials Science, Multidisciplinary)Ni合金の照射による微細組織変化に及ぼす溶質原子の効果を500Cで25keVのヘリウムイオン照射により調べた。用いた試料はNi及び溶質原子のサイズ因子が異なる数種類のNi合金(Ni-Si,Ni-Co,Ni-Cu,Mi-Mn,Ni-Pd,Ni-Nb)である。110
ions/m
まで照射すると約1.510
m
の高密度の転位ループが形成されたが、アンダーサイズ因子を持つNi-Si合金のみ、その密度がやや高くなった。また、410
ions/mまで照射した試料では、キャビティが成長し、溶質原子のサイズ因子に依存してスエリングが0.2%から4.5%まで変化した。キャビティの数密度は溶質原子のサイズ因子の絶対値の大きさにしたがって増加する傾向にあり、スエリング値は増加した。これらの結果と反応速度論による点欠陥濃度の計算結果からヘリウム及び原子空孔の移動度し、溶質原子とヘリウム及び原子空孔との相互作用によって影響を受けることを推測した。
常盤 欣文; 池田 修悟*; 芳賀 芳範; 大久保 智幸*; 飯塚 知也*; 杉山 清寛*; 中村 彰夫; 大貫 惇睦
Journal of the Physical Society of Japan, 71(3), p.845 - 851, 2002/03
被引用回数：40 パーセンタイル：81.14(Physics, Multidisciplinary)自己フラックス法によってUPtGaの純良単結晶を育成し、磁化率,電気抵抗,比熱及びde Haas-van Alphen (dHvA)効果の測定を行った。磁化率と電気抵抗測定によって26Kに反強磁性転位を発見した。dHvA効果の測定では6つのブランチの検出に成功し、二次元フェルミ面の存在を明らかにした。サイクロトロン有効質量は1024
と、やや重いことがわかった。比熱測定によって得られた電子比熱係数は
=57mJ/K
molであった。
ion irradiation若井 栄一; 菱沼 章道; 阿部 弘亨; 高木 清一*; 安彦 兼次*
Materials Transactions, JIM, 41(9), p.1176 - 1179, 2000/09
鉄イオン照射下で高純度Fe-(18-50)Cr, Fe-50Cr-(5-8)W合金の組織発達と相変態挙動を調べた。薄膜試料を用いて、透過型電子顕微鏡内で300keVの鉄イオン照射を行い、組織の発達過程をその場観察した。また、時効した組織も同様に調べた。Fe-Cr合金では500C照射で転位ループが観察されたが、析出物形成は観察されなかった。Fe-50Cr-W合金では照射によって、転位ループが形成したが、ラーベス相が550700Cの範囲で形成した。低温側では1分程度でラーベス相が形成した。また、670800C照射では
相が形成した。これらの析出物形成の原因を調べるために、粒界近傍の溶質原子の偏析を調べたところ、相が形成されない温度ではCr濃度が低下し、W濃度が増加したが、相が形成する温度ではこれらの濃度変化がみられなかった。他方、熱処理のみではラーベス相が短時間では形成しないことや700Cで1000時間時効しても相が形成しないことから、照射により引き起こされる局所的な濃度変化や拡散速度の上昇がラーベス相の形成を著しく促進させ、また、相形成にも大きな影響を及ぼしたと考えられる。
蔵元 英一*; 阿部 博信*; 大沢 一人*; 竹中 稔*; 長谷川 信; 平野 耕一郎
JNC TY9400 2000-007, 50 Pages, 2000/03
JNC-TY9400-2000-007.pdf:1.29MB
本報告書は、九州大学応用力学研究所と核燃料サイクル機構が、「原子力関連材料の電子線照射効果に関する基礎研究」に関して、共同で実施した研究成果をとりまとめたものである。本研究の目的は、原子炉中性子などの照射環境下で使用される原子力関連材料(鉄銅合金他)の特性変化の基礎過程を明らかにするために、これらの材料に対する電子線照射効果を実験的手法および計算機シミュレーションなどを通してその基礎的側面から解明していくことである。高純度の鉄中における照射欠陥と銅原子の相互作用に関して、電気抵抗測定、陽電子消滅寿命測定などからそのミクロ過程に関する情報が得られた。すなわち照射で導入された原子空孔、格子間原子と強い相互作用を有して等時焼鈍回復過程に大きな影響を与えることが判明した。このことは銅原子の照射促進析出に繋がるものとして重要な結果である。また、種々の欠陥集合体に関する計算機シミュレーションをモデル結晶中で行い、その原子構造、動的挙動、転位との相互作用などに関する情報が得られた。格子間原子の微小集合体はサイズの増大とともに転位ループとしての性質をもち、移動の活性化エネルギーも低いなどの結果が得られた。また、今後の課題も明らかにした。
