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2020年3月26日

日本原子力研究開発機構
理化学研究所

ものづくり現場で中性子線を使った材料分析が可能に

-軽量化を可能にする鋼材開発に新たな道筋-

国立研究開発法人日本原子力研究開発機構(理事長 児玉敏雄、以下「原子力機構」という。)物質科学研究センターの徐平光研究副主幹、鈴木裕士グループリーダーおよび国立研究開発法人理化学研究所(理事長 松本紘、以下「理研」という。)光量子工学研究センターの中性子ビーム技術開発チームの高村正人上級研究員、大竹淑恵チームリーダーらの共同研究グループは、原子力機構が開発してきた中性子回折法による集合組織測定技術と、理研が開発してきた理研小型加速器中性子源システムRANS(ランズ)を組み合わせることで、中性子回折法による実験室レベルでの集合組織測定技術の開発に世界で初めて成功しました。

鉄鋼材料は一般的に高強度になるほど変形しにくくなるために、高強度と高い延性を両立した材料の開発が必要となっています。鉄鋼材料は複数の小さな結晶の粒(結晶粒)が集まってできた多結晶と呼ばれる状態にあり、これらの結晶粒はそれぞれ異なる方向を持っています。この結晶粒の方向は、圧延や加熱によって、ある程度揃った(偏った)状態になります。この結晶の向きの偏りは集合組織と呼ばれ、その偏りの仕方によって材料の強度や延性などの材料特性が変化します。そのため、延性を持たせた高強度な鉄鋼材料の開発には、その集合組織の状態を正しく把握して制御することが重要になります。鉄鋼材料のバルクに対して集合組織を測定するには、鋼材に対して透過性の高い中性子を用いる中性子回折法が有効です。しかし、その中性子源は研究用原子炉などの大型実験施設に限られ、企業の実験室や工場などでの利用が期待される小型中性子源では、ビーム強度が低くこれまで測定されてきませんでした。

今回、共同研究グループは、RANSによる集合組織の測定技術を開発し、J-PARCの物質・生命科学実験施設(以下、「MLF」という。)で測定される集合組織と同等の精度で、小型中性子源による集合組織の測定を実現しました。本技術により、今後、実験室や工場レベルでの集合組織の測定が実現し、材料の基礎研究、軽量かつ高強度を可能にする新材料開発および加工技術開発の加速につながると期待できます。

詳細は日本原子力研究開発機構のホームページをご覧ください。

報道担当

理化学研究所 広報室 報道担当
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