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，我们使用去年建立的“时间相关强度”和“时间无关强度”评估方法来评估大应变Al、Cu和Fe材料。主要研究成果如下。 ① 所有材料中，Al、Cu、Fe 均通过重复进行大应变加工（使用 ECAP 加工），将晶粒细化至亚微米级。然而，大应变加工所赋予的等效应变与晶粒细化之间的关系并不是永远持续的；当等效应变超过一定值时，晶粒细化就会停滞。 ② 各材料的应力松弛行为（应力-松弛时间关系）根据大应变加工施加的等效应变而发生很大变化。由于传统的应力松弛模型无法全面重现这些问题，我们提出了一种新的应力松弛模型。 ③ 通过大应变加工使晶粒极细化的材料，在典型应变速度（0.01/s）下进行单轴拉伸试验时，与时间无关的强度占0.2%屈服强度的比例为约20％，Cu约40％，Fe约70％。占0.2%屈服强度的随时间强度和随时间无关强度的比率根据材料的不同而变化很大。 ④对③中的材料进行低温退火后，0.2%屈服强度略有下降。然而，占 0.2% 屈服强度的与时间无关的强度比例，Al 提高到约 75%，Fe 提高到 95%，但 Cu 没有观察到变化。 ⑤ 过去，人们对大应变金属材料进行了大量研究，以将其应用于结构材料，并且认为大多数材料强度的评估都假设与时间无关的强度。今年的研究表明，巨应变加工使金属材料具有应变率依赖性，从而导致随时间变化的强度增加。此外，有人指出，对于某些材料（铝、铜），这种影响更为明显。