Prediction of deformation localization and fracture in polycrystalline titanium alloy based on 3D measurement of ultra-small inhomogeneous deformation

基于超微小不均匀变形3D测量的多晶钛合金变形局部化和断裂预测

基本信息

批准号：
21H01214
负责人：
多田直哉
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01214/
关键词：
純チタンチタン合金不均一変形変形の局所化破壊

项目摘要

研究の第2年度に当たる本年度では，初年度に導入した3D測定レーザー顕微鏡および現有の測定機器を活用して，純チタンおよびチタン合金Ti-6Al-4Vの薄板，薄膜，細線に関して段階的引張試験および微視的変形の観察を行った．まず，純チタン薄膜に関しては，切欠き周辺におけるすべり変形が巨視的応力分布を考慮したすべり活動度で整理できることを確認するとともに，細線の段階的引張試験を実施し，細線の直径と結晶粒径の比によって変形の局所化や破壊プロセスが異なることを明らかにした．また，細線では材料表面が曲率の大きな曲面となるため，結晶方位の取り扱いが難しくなるが，曲面を平面に変換する新たな方法を提案し，それを用いて通常の平板試験片と同等の評価をすることが可能となった．さらにチタン合金Ti-6Al-4Vの引張に関しては，純チタンとは大きく異なる引張変形の局所化や破壊挙動が観察された．これは，側面からの複数の微小き裂の発生とそれらを結ぶせん断帯の発生が互いに連携しながら変形と破壊が進行するというものである．これに関しては，再現性も含めて次年度も継続して検討する予定である．次に，結晶塑性有限要素法に関しては，実際に観察される結晶粒とほぼ同じ形状，結晶方位を有する多結晶体モデルを作成するプログラムを作成し，純チタン薄膜の引張に関して解析を実施した．その結果，各結晶粒のすべりやすさを表す指標である修正シュミット因子を用いることにより解析上でもすべり変形の発生予測が出来るという結論を得た．

今年是研究的第二年，我们使用了第一年中引入的3D测量激光显微镜和现有的测量仪器，以进行逐步进行拉伸测试，并观察到纯板，纯钛和钛和电线的显微镜变形的纯钛和钛和电线。首先，关于纯钛薄膜，可以通过考虑宏观应力分布来通过滑动活性来组织槽口周围的滑动变形，并进行了逐步的拉力测试，以揭示变形和裂缝过程的定位，取决于丝毫尺寸和晶粒尺寸和晶粒尺寸的含量。此外，由于材料的表面是弯曲表面，其曲率较大，因此很难处理晶体取向，但是已经提出了一种将表面转换为平面的新方法，并且可以使用此方法来评估与常规平板样品的相同。此外，关于钛合金TI-6AL-4V的张力，观察到拉伸变形和断裂行为的定位，这与纯钛有很大不同。这意味着从侧面出现了多个小裂纹，将连接它们的剪切带的发生连接起来以变形和分解。这将在下一个财政年度考虑，包括可重复性。接下来，关于晶体可塑性有限元法，创建了一个程序来创建一个多晶模型，其形状和晶体方向与观察到的实际晶粒几乎相同，并就纯钛薄膜的张力进行了分析。结果，我们得出的结论是，通过使用修改后的施密特因子，这是指示每种谷物易于滑动的指标，可以通过分析来预测滑移变形的发生。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

多結晶純チタン薄膜の引張における各結晶粒のすべり活動条件に関する検討

多晶纯钛薄膜拉伸时各晶粒滑移活动条件的研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
岡本敦;西海悠介;ダンダルオトゴンバヤル;宇野正起;Yuichi OTSUKA;髙原慎二，田村将吾，橋村真治;多田直哉，上森武，坂本惇司，石丸恵太
通讯作者：
多田直哉，上森武，坂本惇司，石丸恵太

結晶塑性有限要素解析による多結晶純チタン薄膜の活動すべり系予測

利用晶体塑性有限元分析预测多晶纯钛薄膜中的主动滑移系

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yi-Xin Liu;Cheng-Cheng Zhang;Run-Zi Wang;Kai-Ming Zhang;Ji Wang;Shu-Lei Yao;Hao Chen;Xian-Cheng Zhang;Hideo Miura;越智申久，天石敏郎，平島禎，渋谷陽二;内田勇治，横田　太，出崎翔大，塩澤大輝，阪上隆英;小川奈々子・高野淑識・大河内直彦・奈良岡浩;秋庭義明，松中月音;福田光輝，森國友章，近藤俊之，箕島弘二;土居雅利，上森武，多田直哉，坂本惇司
通讯作者：
土居雅利，上森武，多田直哉，坂本惇司

修正シュミット因子による多結晶純チタン薄膜の活動すべり系予測に関する解析的検討

修正Schmid因子预测多晶纯钛薄膜主动滑移系的解析研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Saito Kei;Jespersen Kristine M;Ota Hiroki;Wada Keita;Hosoi Atsushi;Kawada Hiroyuki;山下海飛，高原慎二，田村将吾，橋村真治;土居雅利，上森武，多田直哉，坂本惇司
通讯作者：
土居雅利，上森武，多田直哉，坂本惇司

Ti-6Al-4V平滑試験片の引張試験における微視的塑性変形から破壊へのプロセス

Ti-6Al-4V光滑试件拉伸试验从微观塑性变形到断裂的过程