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

基本信息

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

项目摘要

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，我们证明了Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si（wt.%）合金（FMS合金）的可逆塑性变形机制，这对于新材料设计具有重要意义。具体地，在由变形诱导马氏体相变的特征温度确定的三个温度范围（I：ε滑移主导、II：双向γ→ε马氏体相变主导、III：γ变形孪晶主导）中，该温度旨在解决以下问题： I 区和 III 区的疲劳寿命较低。今年，我们将定量测量三个温度范围（I、II和III）下塑性变形机制的可逆程度，并阐明塑性变形机制对裂纹萌生和扩展的影响。我们重点研究了肖克利部分位错运动的可逆性，这是一种常见的基本过程，并使用 SEM-EBSD 和 AFM 分析了变形结构。通过结合变形组织分析和表面分析，识别了构成变形带的结构元素（马氏体/孪晶/位错），并评估了其中存在的部分位错密度及其可逆性。目标样品是单晶 FMS 合金（变形轴 001、111、414）和多晶 FMS 合金中具有不同取向的晶粒，在不同温度和不同重复变形阶段（重复次数 N）下处于拉伸状态和拉伸后状态。压缩样品的变形通过分析组织和表面起伏，研究各温度下的塑性变形机制及其可逆性，我们发现表面起伏受温度范围I内的ε滑移、γ扩展位错滑移和双向马氏体相变的影响。温度范围II. 确认了可逆变化。另一方面，可知在温度范围I中，γ/ε界面容易产生裂纹，这是Nf降低的原因之一。还发现，机械热处理的显微组织细化具有通过抑制温度范围 I 内马氏体转变的进展来增加 Nf 的效果。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Transformation-induced plasticity via γ → ε → α’ and γ → ε → γ martensitic transformations in Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si alloy

Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si 合金中通过 γ → ε → α’ 和 γ → ε → γ 马氏体相变引起的相变诱发塑性

DOI：
10.1016/j.msea.2021.142583
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshinaka Fumiyoshi;Sawaguchi Takahiro;Takamori Susumu;Emura Satoshi
通讯作者：
Emura Satoshi

Improvement of Shape Memory Effect by Optimizing Thermal and Mechanical γ → ε 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：
影响因子：
1.8
作者：
Sawaguchi Takahiro;Nikulin Ilya;Chiba Yuya;Takamori Susumu
通讯作者：
Takamori Susumu

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

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：
影响因子：
1.8
作者：
Nikulin Ilya;Sawaguchi Takahiro;Yoshinaka Fumiyoshi;Takamori Susumu;Kimura Yuuji
通讯作者：
Kimura Yuuji

Development of ferrous-based weldable seismic damping alloy with prolonged plastic fatigue life

开发具有长塑性疲劳寿命的铁基可焊抗震阻尼合金

DOI：
10.1016/j.scriptamat.2021.113815
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
6
作者：
Yoshinaka Fumiyoshi;Sawaguchi Takahiro;Takamori Susumu;Nakamura Terumi;Arakane Goro;Inoue Yasuhiko;Motomura Susumu;Kushibe Atsumichi
通讯作者：
Kushibe Atsumichi