電気抵抗率測定を用いた微細組織の動的挙動観察手法の構築

开发一种使用电阻率测量观察微结构动态行为的方法

• 批准号: 22K04676
• 负责人: 高田 健
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Daido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04676/
• 关键词: 転位; 電気抵抗率; 動的挙動; 金属組織; 引張変形; 電気抵抗率変化; 転位セル; ボイド

本研究の目的は金属中の微細組織（転位セルとボイド）の形成から発達までの動的挙動を把握する手法を構築することである。手段として電気抵抗率と引張特性の同時計測手法を用いる。まず、引張変形中の電気抵抗率の振動挙動を解析して定量値を得る。次に、金属内部での引張変形中の微細組織変化を観察し、機械学習により微細組織画像解析により微細組織の定量値化を行う。これら両定量値の対応関係を構築することで、変形中の電気抵抗率変化から変形中の微細組織の形成と発達を予測する手法を構築する。本年度、純アルミニウムの引張変形下での電気抵抗率振動を計測し、フーリエ変換による解析を実施した。その結果、外部からの電気ノイズを除去することで材料起因の振動を抽出し、引張変形起因の電気抵抗率振動数の特定ができた。さらに、この振動は特定ひずみ域のみに発生し、そのひずみ域と引張特性との対応関係も得られた。転位セル画像の定量値化では購入した機械学習ソフトを用いた解析を実施した。純アルミニウムの引張変形中断材の転位セル画像を取得し、同ソフトによる解析を実施した。転位セルの密度とサイズの定量値化を行い、以下の傾向が判明した。(1)ひずみの増加に従い電気抵抗率振動数は低下する。(2)振動数の低下は転位セルサイズの増大と対応する。すなわち、形成される転位セルのサイズと振動数との間に対応関係があることが見出された。一方、転位セル画像から、ひずみ増大にしたがうセル壁厚さが増大する新たな現象が観察された。さらなる機械学習解析により、これらセル壁厚さの定量値化にも成功し、現在、その値に対応する電気抵抗率振動の特性値の調査を進めている。直近、金属組織観察用のプログラム自動研磨機を購入した。同研磨機を所有する北海道大学の研究分担者と同じ試料を再現性高く作製できるようになり、観察の研究分担と観察視野数増が可能となった。

这项研究的目的是构建一种理解从形成到发育的金属中精细结构（位错细胞和空隙）的动态行为的方法。作为一种手段，使用同时测量电阻率和拉伸性能。首先，分析拉伸变形过程中电阻率的振动行为以获得定量值。接下来，观察金属内部拉伸变形过程中的微结构变化，并使用机器学习对微结构图像分析进行量化。通过构建这两个定量值之间的对应关系，可以构建一种方法来预测变形过程中的变形过程中微观结构的形成和发展，从而在变形过程中的电阻率变化。今年，在拉伸变形下测量了纯铝的电阻率振动，并使用傅立叶变换进行了分析。结果，通过消除外部电噪声，提取了由材料引起的振动，并且可以鉴定出由于拉伸变形而引起的电阻率。此外，这种振动仅发生在特定的应变区域，并且还获得了应变区域与拉伸性能之间的对应关系。为了定量转换位错单元图像，使用购买的机器学习软件进行了分析。获取了纯铝的拉伸变形插孔的脱位单元图像，并使用相同的软件进行了分析。量化了位错细胞的密度和大小的定量值，并显示以下趋势。 （1）随着应变的增加，电阻率频率降低。 （2）频率的下降对应于位错单元大小的增加。也就是说，发现形成的位错单元的大小与频率之间存在对应关系。另一方面，在位错细胞图像中观察到了一种新现象，其中细胞壁厚度随着应变的增加而增加。进一步的机器学习分析还成功地量化了这些细胞壁的厚度，目前正在研究与这些值相对应的电阻率振动的特征值。最近，我购买了一台编程的自动抛光机，用于冶金观测。现在，与拥有抛光机的北海道大学的研究合作伙伴的样本相同，具有高可重现性，可以进行观察性研究并增加观察性的观点领域。