バルクナノメタルの巨視的強度特性に関する再検討

重新检验块体纳米金属的宏观强度性能

基本信息

批准号：
21K14051
负责人：
小泉隆行
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

项目摘要

今年度は昨年度確立した「時間依存強度」及び「時間非依存強度」の評価手法を用いて，Al，Cu，Feそれぞれの巨大ひずみ加工材の評価を実施した．主な研究実績は以下の通りである．① Al，Cu，Feの全ての材料において，巨大ひずみ加工（ECAP加工を使用）を繰り返すことで結晶粒はサブミクロンオーダーまで微細化する．しかしながら，巨大ひずみ加工により付与する相当ひずみと結晶粒微細化の関係は永久的に継続するわけではなく，一定の相当ひずみを上回ることで粒径の微細化は停滞する．② 巨大ひずみ加工によって付与する相当ひずみに応じて，各材料の応力緩和挙動（応力―緩和時間関係）は大きく変化する．従来の古典的な応力緩和モデルでは，これらの包括的な再現が実施できないことから新たな応力緩和モデルを提案した．③ 巨大ひずみ加工によって極限まで結晶粒が微細化された材料において，一般的なひずみ速度（0.01 /s）の単軸引張試験から得られる0.2%耐力を占める時間非依存強度の割合は，Alで約20%，Cuで約40%，Feでは約70%であった．材料の違いに応じて0.2%耐力を占める時間依存強度と時間非依存強度の割合は大きく変化する．④ ③の材料に対して低温焼鈍を施すことで0.2%耐力は僅かに低下した．しかしながら，0.2%耐力を占める時間非依存強度の割合は，Alで約75%，Feで約95%まで改善したがCuでは変化が見られなかった．⑤ 従来，巨大ひずみ加工金属材料は，構造材料への適用を視野に多くの研究がなされてきており，材料強度の評価は時間非依存強度を想定していたものが大半であったと考えられる．今年度の研究により，巨大ひずみ加工は金属材料に対してひずみ速度依存性を付与し，時間依存強度の増加をもたらすことを明らかにした．さらに，一部の材料（Al，Cu）ではその影響がより顕著になることを示唆した．

今年，我们使用评估方法评估了AL，CU和FE的巨大材料，以实现去年建立的“时间依赖性强度”和“与时间无关的强度”。主要的研究结果如下：1）对于所有Al，Cu和Fe材料，通过重复巨型应变处理（使用ECAP加工）将晶体晶粒均可完善到亚微米顺序。但是，巨大的应变加工所施加的实质性应变与晶粒细化之间的关系不会永远持续下去，当实质性菌株超过一定的实质性菌株时，晶粒的细化将停滞不前。 2）每种材料的应力松弛行为（应力放松时间关系）明显变化，具体取决于巨大的应变处理所施加的实质性应变。由于常规的经典应力松弛模型无法对这些模型进行全面的复制，因此我们提出了一种新的应力松弛模型。 3）对于通过大规模应变处理将晶粒精制到极限的材料，以典型的应变率（0.01/s）从单轴拉伸测试获得的0.2％强度的时间无关的强度比例约为20％，CU约40％，而Fe约为70％。根据材料差异，时间依赖性强度和时间无关的强度的比例差异很大。 ④材料在③中的低温退火略微降低了0.2％的强度。但是，AL的强度为0.2％的时间无关的强度的比例提高到约75％，而Fe的强度的比例约为95％，但在CU中未观察到变化。 ⑤过去，进行了许多研究，目的是将巨大的金属材料施加到结构材料上，并且认为大多数材料强度被认为是与时间无关的。今年的研究表明，巨大的应变处理给出了对金属材料的应变率依赖性，从而增加了时间依赖性强度。此外，有人提出某些材料（Al和Cu）的影响变得更加明显。