Fe-Mn-Si系制振ダンパー合金における可逆的塑性変形機構の徹底解明

彻底阐明Fe-Mn-Si减振合金的可逆塑性变形机制

• 批准号: 21H01659
• 负责人: 澤口 孝宏
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 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 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01659/
• 关键词: マルテンサイト変態; 双晶変形; 低サイクル疲労; 制振ダンパー; 弾塑性変形; 疲労; 部分転位; 双晶

本研究では、繰り返し弾塑性変形下で、γ→εマルテンサイト変態を伴う可逆的な反復転位運動により、従来の鋼材と比較して約10倍の疲労寿命を有するFe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si (wt.%)合金（FMS合金）について、新たな材料設計にとって重要となる可逆的塑性変形の機構を徹底解明する。具体的には、変形誘起マルテンサイト変態の特性温度で決まる三つの温度域（Ｉ：εすべり支配、II：二方向γ→εマルテンサイト変態支配、III：γ変形双晶支配）のうち、温度域I、IIIで疲労寿命が低い課題の解決を目指す。本年度は、三つの温度域（Ｉ、II、III）に対し、塑性変形メカニズムの可逆性の程度を定量的に測定し、塑性変形メカニズムがき裂発生・進展に及ぼす影響を解明する。共通の素過程であるショックレー部分転位運動の可逆性に注目し、SEM-EBSDやAFMによる変形組織解析を行った。変形組織解析と表面解析を組み合わせることにより、変形帯を構成する組織要素（マルテンサイト／双晶／転位）を同定しつつ、その中に存在する部分転位密度とその可逆性を評価した。単結晶FMS合金（変形軸001、111、414）と多結晶FMS合金における様々な方位の結晶粒を対象試料として、各温度と様々な繰り返し変形ステージ（繰り返し数N）で、引張、および引張後圧縮した試料の変形組織と表面起伏の解析を行って、各温度の塑性変形メカニズムとその可逆性を調査した結果、温度域Iではεすべり、温度域IIではγ拡張転位すべりと二方向マルテンサイト変態により表面起伏の可逆変化が確認された。一方温度域Iではγ／ε界面に割れが生じやすいことがNf低下の一因であることが明らかになった。加工熱処理による組織微細化は温度域Iでマルテンサイト変態の進行を抑制することによりNfを上昇させる効果があることもわかった。

在这项研究中，我们彻底阐明了可逆性塑性变形的机制，这对于新材料设计很重要，对于Fe-15MN-10CR-8NI-4SI（wt。％）合金（FMS）合金（FMS合金）的机制，其疲劳寿命约为10倍，大约是由于可逆的重复脱位的伴随着可逆的钢伴随着可逆的钢伴随着经过可逆的钢伴随着γ→Martersed→Martersensity→Martersensientientientien。具体而言，我们旨在解决温度区域I和III中低疲劳寿命的问题，即由变形诱导的马氏体转化的特征温度确定的三个温度范围（i：ε-滑移优势，II：双向γ->γ->ε-肌脉络膜转化，III：iii：γ-启示率统治）。今年，我们将定量测量三个温度范围（I，II和III）的塑性变形机制的可逆性程度，并阐明塑料变形机制对裂纹启动和进展的影响。我们专注于冲击局部脱位运动的可逆性，一种常见的基本过程，并使用SEM-EBSD和AFM分析了变形组织。通过结合变形组织分析和表面分析，确定了构成变形区的组织元素（马氏体/双胞胎/错位），并评估了其中存在的部分位错密度及其可逆性。我们研究了样品的塑性变形机制和表面上流，这些机制使用单晶体FMS合金（变形轴001，111，414）和多晶FMS合金，使用各种晶体FMS合金的各种晶体晶粒（以各种晶体轴向旋转轴）（111，111，411，414）和多种晶体FMS晶粒晶粒进行。重复变形阶段（重复N），以研究每个温度的塑性变形机理及其可逆性。在温度范围I中，由于温度范围II中的ε滑移以及γ伸出的位错滑动和双向性马氏体转化，因此确认了表面起伏的可逆变化。另一方面，已经揭示出可能在温度范围I的γ/ε界面处发生破裂，这是NF下降的原因之一。还发现，通过处理热处理通过抑制温度范围内马氏体转化的进展来增加NF的作用。

项目成果

高疲労寿命鉄基合金の開発と制振ダンパーへの応用

高疲劳寿命铁基合金的研制及其在减振器中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Akiyasu Yamamoto and Rene Flukiger;澤口孝宏
• 通讯作者: 澤口孝宏

se control of buildings with Fe-high Mn alloys with dual γ/ε phase deformation microstructure

γ/ε双相变形显微组织铁高锰合金建筑的SE控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahiro Sawaguchi;Ilya Nikulin;Fumiyoshi Yoshinaka;Susumu Takamori;Terumi Nakamura;Atsumichi Kushibe;Yasuhiko Inoue;Kenji Umemura;Yuya Chiba;Hiroaki Otsuka
• 通讯作者: Hiroaki Otsuka

Low-cycle fatigue life and plasticity mechanisms of a Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si seismic damping alloy under cyclic loading at various temperatures

Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si抗震阻尼合金在不同温度循环载荷下的低周疲劳寿命和塑性机制

• DOI: 10.1016/j.actamat.2021.117267
• 发表时间: 2021
• 期刊: Acta Materialia
• 影响因子: 9.4
• 作者: Sawaguchi Takahiro;Nikulin Ilya;Ogawa Kazuyuki;Takamori Susumu;Yoshinaka Fumiyoshi;Chiba Yuya;Otsuka Hiroaki;Inoue Yasuhiko;Kushibe Atsumichi
• 通讯作者: Kushibe Atsumichi

Influence of Annealing Microstructure on the Low-cycle Fatigue Properties and Fatigue Microstructure of a Fe–15Mn–10Cr–8Ni–4Si Seismic Damping Alloy

退火组织对Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si抗震合金低周疲劳性能及疲劳组织的影响

• DOI: 10.2355/isijinternational.isijint-2021-211
• 发表时间: 2022
• 期刊: ISIJ International
• 影响因子: 1.8
• 作者: Nikulin Ilya;Sawaguchi Takahiro;Yoshinaka Fumiyoshi;Takamori Susumu;Kimura Yuuji
• 通讯作者: Kimura Yuuji

Improvement of Shape Memory Effect by Optimizing Thermal and Mechanical <i>γ</i> → <i>ε</i> Martensitic Transformation by Hot Rolling

通过优化热轧<i>γ</i>→<i>ε</i>马氏体相变来改善形状记忆效应

• DOI: 10.2355/isijinternational.isijint-2021-212
• 发表时间: 2022
• 期刊: ISIJ International
• 影响因子: 1.8
• 作者: Sawaguchi Takahiro;Nikulin Ilya;Chiba Yuya;Takamori Susumu
• 通讯作者: Takamori Susumu