階層的マルチモーダル微細組織制御によるマグネシウム合金の強靭性化

通过分级多模态微观结构控制强化镁合金

• 批准号: 21J13431
• 负责人: 西本 宗矢
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13431/
• 关键词: マグネシウム合金; 長周期積層構造; 急速凝固; 超微細粒; 不均一組織; 構造材料; 破壊靭性; 長周期積層構造相; ナノ結晶; 合金設計; マルチモーダル組織

Mg合金は、その軽量性からAl合金に代わる軽量構造材料として注目されている。その中でLPSO型Mg-Zn-Y系急冷合金は高強度と高耐食性を有することから、航空機の本体構造部材への適用が期待されている。本研究では、Mg-Zn-Y系急冷合金の強靭化とそのメカニズムの解明を目的に、Mg-Zn-Y系急冷合金の急冷条件、熱処理条件、押出条件といった合金製造プロセス条件ならびに合金組成の探査を行い、その引張特性および破壊靭性特性を評価した。その結果、特に急冷時の冷却速度と押出前熱処理により、結晶粒度分布、転位密度分布、結晶方位および第二相であるLPSO相の形態といったマルチモーダル組織因子を効果的に制御することができ、高強度・高破壊靭性を発現する合金を開発することができた。破壊靭性の改善には、強度、延性、加工硬化能の両立とき裂偏向の促進が有効であり、これらの挙動に影響を及ぼす結晶粒度分布、転位密度分布、LPSO相の形態といった複数の組織因子が明らかとなった。α-Mg相領域においては、転位密度の高い①加工粒および②超微細再結晶粒、転位密度の低い③微細再結晶の三つの領域を形成させることが強度、加工硬化能、延性の両立に有効であることが明らかとなった。また、LPSO相領域においては、LPSO相の形態がプレート状からブロック状に変化することで、二次き裂やマイクロクラックの形成が促進され、破壊靭性が改善されることが明らかとなった。マルチモーダル組織の形成は、押出固化成形前の急冷薄帯の組織が大きく影響を及ぼすことから、強靭化のためのマルチモーダル組織制御には急冷薄帯における初期組織の制御が重要であることがわかった。

Amount of Mg alloy は, そ の 軽 sex か ら Al alloy に generation わ る 軽 quantity structure material と し て attention さ れ て い る. そ の で in LPSO type Mg - zinc - Y series quench alloy は と high strength high resistant of predatory を す る こ と か ら, aviation machine の ontology construction material へ の applicable が expect さ れ て い る. This study で は, Mg - zinc - Y quench alloy の strong 靭 と そ の メ カ ニ ズ ム の interpret を purpose に, Mg - zinc - Y quench alloy の quenching condition, hot 処 condition, extruding condition と い っ プ た alloy ロ セ ス conditions な ら び に alloy composition の probe を い, そ の extension features お よ び broken 壊 靭 sexual characteristics を review 価 し た. そ の results, に の when quenching cooling rate before と extruding hot 処 him に よ り, crystal particle size distribution, planning a density distribution, crystal orientation お よ び second-phase で あ る の LPSO phase morphology と い っ た マ ル チ モ ー ダ ル tissue factor を unseen fruited に suppression す る こ と が で き, high strength, high broken 壊 靭 sex を 発 now す る alloy を open 発 す る こ と が で き た. Broken 壊 靭 sex の improve に は, strength, ductility and work hardening can の struck made と き crack deflection の promote が have sharper で あ り, こ れ ら の 挙 influencing を に and ぼ す crystal particle size distribution, planning a density distribution, LPSO phase の form と い っ た plural の tissue factor が Ming ら か と な っ た. Alpha Mg phase field に お い て は, planning a high density の い (1) processing grain お よ び (2) super fine recrystallization grain, the density of planning a low の い three (3) fine recrystallization の つ の field を formed さ せ る こ と が can strength, strain hardening, ductility の struck made に have sharper で あ る こ と が Ming ら か と な っ た. ま た, LPSO phase field に お い て は, LPSO phase の form が プ レ ー ト shape か ら ブ ロ ッ ク shape に variations change す る こ と で, secondary き や マ イ ク ロ ク ラ ッ ク の form が promote さ れ, broken 壊 靭 sex が improve さ れ る こ と が Ming ら か と な っ た. マ ル チ モ ー ダ ル の forms before は, extruding curing forming の quench thin 帯 の organization が big き く influence を and ぼ す こ と か ら, strong 靭 の た め の マ ル チ モ ー ダ ル organization suppression に は quench thin 帯 に お け る organization の early suppression が important で あ る こ と が わ か っ た.

项目成果

Investigation of Microstructural Factors Affecting the Plane-Strain Fracture Toughness of Mg-Zn-Y-Al Alloys Processed by Consolidation of Rapidly Solidified Ribbons

影响快凝带固结Mg-Zn-Y-Al合金平面应变断裂韧性的显微组织因素研究

• DOI: 10.1007/978-3-030-72432-0_8
• 发表时间: 2021
• 期刊: Proceedings of the 12th International Conference on Magnesium Alloys and Their Applications
• 作者: Nishimoto Soya;Yamasaki Michiaki;Inoue Shin-ichi;Kawamura Yoshihito
• 通讯作者: Kawamura Yoshihito

Mg-Zn-Y系合金における溶質元素効果:第一原理分子動力学法による原子ダイナミクスの解明

Mg-Zn-Y 合金中的溶质元素效应：利用第一原理分子动力学方法阐明原子动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: 圓谷貴夫;西本宗矢;河村能人
• 通讯作者: 河村能人

Toughening of the LPSO-type Mg-Zn-Y-Al RS P/M alloys

LPSO 型 Mg-Zn-Y-Al RS P/M 合金的增韧

• 发表时间: 2022
• 作者: Soya Nishimoto;Ayami Yoshida;Shin-ichi Inoue;Michiaki Yamasaki;Yoshihito Kawamura
• 通讯作者: Yoshihito Kawamura

Mg-Zn-Y-Al急冷薄帯固化成形材の破壊靭性に及ぼす合金組成の影響

合金成分对Mg-Zn-Y-Al快凝薄带材料断裂韧性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉田彩巳;西本宗矢;山崎倫昭;河村能人
• 通讯作者: 河村能人

高靱性Mg-Zn-Y-Al急冷合金の組織形成に及ぼす冷却速度の影響

冷却速率对高韧性Mg-Zn-Y-Al快凝合金显微组织形成的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 西本宗矢;山崎倫昭;河村能人
• 通讯作者: 河村能人