Elucidation of strengthening mechanisms in nano-precipitated aluminum alloys by in-situ TEM observation and dislocation dynamics

通过原位 TEM 观察和位错动力学阐明纳米沉淀铝合金的强化机制

• 批准号: 21H01649
• 负责人: 廣澤 渉一
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01649/
• 关键词: アルミニウム合金; ナノ析出物; TEMその場観察; 転位動力学; 強化機構; TEM内その場引張試験; 転位のすべり系; 析出強化; 固溶強化; 分子動力学法; せん断変形; シミュレーション; 転位の張出し; 転位の種類; せん断変形シミュレーション; 転位のすべり運動; 転位の張り出し; Labuschの式

①アルミニウム中を運動する転位のすべり系を同定するため，工業用純アルミニウムA1050冷間圧延材のTEM内その場引張試験を行った．転位の張り出しの様子から運動転位の転位線方向や運動方向を評価し，さらに引張方向や転位線コントラストの消滅条件を考慮して，バーガースベクトルを特定，妥当なすべり系の候補を選択した．さらに，自作のプログラムの解析結果と実際に観察された転位の運動を比較することで，転位の種類（刃状転位，らせん転位，混合転位）を確定することにも成功した．最終年度は，離脱角の補正手法を拡張し，現在の手法では適用できない条件でも補正を可能にすることで，さらに転位と析出物の相互作用について議論していくことを考えている．②分子動力学法を用いて各種アルミニウム合金結晶モデルのせん断変形シミュレーションを行い，得られた応力変化から固溶強化量や析出強化量を定量評価した．例えば，Al-MgおよびAl-Cu合金固溶体モデルから得られた固溶強化量は，Labuschの理論式から求めた値と良く一致し，構築したシミュレーションモデルならびに使用したポテンシャルの妥当性が示された．さらに，{111}または{100}を晶癖面とする板状析出物を含むGPゾーンモデルからは，{111}GPゾーンがサイズや析出物数のどちらにも析出強化量が線形増加するのに対して，{111}GPゾーンは析出物数には線形増加するものの，ある程度サイズが大きくなると，ほとんど強化量が増加せず，転位の張出し量も一定となることがわかった．そのため，それぞれのGPゾーンで異なる応力場が形成，方位ごとに強化機構や強化量が異なることが示唆された．

① Once the position of the moving parts in the ALUMINUM is determined, field tension tests in the TEM of the industrial pure ALUMINUM A1050 cold room extrusion material were carried out. The direction of the position line and the direction of motion of the position line are evaluated, and the elimination conditions of the position line and the direction of the position line are considered. In addition, the analysis results of the automatic rotation system are compared with the movement of the actual observation position, and the type of the position (blade position, blade position, mixed position) is determined successfully. Finally, the correction method for the angle of separation is expanded, and the current method is applied to the condition that the correction is possible, and the interaction between the position and the precipitate is discussed. (2) Molecular dynamics method was used to quantitatively evaluate the amount of solid solution strengthening and precipitation strengthening of various kinds of alloy crystals. For example, Al-Mg and Al-Cu alloy solid solution strengthening amount is obtained, Labusch's theoretical formula is obtained from the value of good agreement, and the construction and use of the solution strengthening amount are shown. In addition,{111} GP The position of the head of the head of the head A force field is formed, and the orientation of the strengthening mechanism is different from the amount of strengthening.

项目成果

溶質原子クラスタによるアルミニウムの強化メカニズムの分子動力学法解析

溶质原子簇强化铝机理的分子动力学分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 岡部 史弥;田崎 亘;金 熙榮;徳永透子，萩原幸司，山本幸治，杉本隼之，南埜宜俊;植松 英之;中村健太，廣澤渉一，大瀧光弘
• 通讯作者: 中村健太，廣澤渉一，大瀧光弘

アルミニウム合金のTEM内その場引張試験中に観察される運動転位のすべり系の評価

铝合金原位 TEM 拉伸试验中观察到的动态位错滑移系统的评估

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoon Younghwa;Katsumata Ken-ichi;Suzuki Norihiro;Nakata Kazuya;Terashima Chiaki;Kim Kyung Hwan;Fujishima Akira;Hong Jeongsoo;井上大輝，廣澤渉一，宍戸久郎，松本克史
• 通讯作者: 井上大輝，廣澤渉一，宍戸久郎，松本克史

アルミニウム母相内に形成する溶質原子ナノクラスタによる強化機構の分子動力学法解析

铝基体中溶质原子纳米团簇强化机理的分子动力学分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 兵頭潤次;辻川皓太;志賀元紀;奥山勇治;山崎仁丈;中村健太，廣澤渉一
• 通讯作者: 中村健太，廣澤渉一