Development of bake-hardenable wrought magnesium alloy with excellent room temperature formability

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本研究では、我々が世界に先駆けて開発したBH型マグネシウム(Mg)合金におけるBH 性の発現に及ぼす添加元素種や添加量、強化メカニズムに関する詳細な検討を進め、Mg 合金におけるBH性の学理の解明に取り組む。前年度までに、Zn添加量を系統的に変化させたMg-Zn-Ca圧延合金を作製してBH性の評価を行ったところ、Zn添加量が3wt.%程度の希薄合金のみならず、時効処理によりβ’相が析出する高濃度合金もBH性を示すという、当初予想していなかった結果が得られた。2022年度はまずこの点に注目し、Mg-5wt.%Zn合金やMg-9wt.%Al合金において、時効析出挙動におけるひずみ導入の影響を調べ、ひずみの付与に伴って過剰空孔が導入されれば、通常の時効処理中にG.P.ゾーンが析出しないこれらの合金にもG.P.ゾーンが析出することを明らかにした。さらに、BH性の発現メカニズムについてもさらに詳細な検討を進めた。Mg-Zn-Ca圧延合金は、2%の引張ひずみを導入した後の時効処理（BH処理）によって、G.P.ゾーンの析出と溶質元素の転位芯への偏析がZn濃度によらず生ずる。一方、BH処理による強度の増分は、Zn添加量が増加すると減少する傾向にある。そこでフェーズフィールド・転位動力学計算により転位芯への元素偏析による強度の増加量をシミュレートしたところ、希薄合金のようにCaとZnが共偏析した場合と、高濃度合金のようにZnが偏析した場合で大きな相違はなかった。したがって、BH性の大小にはG.P.ゾーンの組成が決定的な影響を及ぼし、高いBH性を実現するにはCaとZnが濃化したG.P.ゾーンの形成が極めて重要であることが明らかになった。以上の結果から、2022年度までに優れたBH性を発現するマグネシウム合金の設計指針を構築することができた。