Challenges for the microstructure control in high-speed extruded magnesium alloys using coherent precipitates

使用相格析出物控制高速挤压镁合金微观结构的挑战

• 批准号: 21H01669
• 负责人: 中田 大貴
• 金额: $ 11.65万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 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-21H01669/
• 关键词: マグネシウム合金; 押出し加工; 整合析出物; 電子線後方散乱回折; 結晶塑性シミュレーション; 熱力学計算; 電子線後方散乱回折法; 結晶組織; 引張特性; 電子顕微鏡; 結晶塑性解析; 結晶方位解析; 非底面すべり

押出し加工前の均質化処理によって析出物の分散状態を変化させたMg-0.5Ca-1Mn(mass%)を作製し、押出し加工後に組織観察を行ったところ、マグネシウム母相に固溶した合金元素を押出し加工中に析出物として形成させた場合が、押出材の結晶粒の微細化により効果的である可能性を得た。Mg-0.5Ca-1Mn合金に形成するMg2Ca相は、高速押出しに伴う加工発熱が大きい場合、マグネシウム母相に固溶し、結晶粒径の微細化効果が小さいことがわかった。このため、αMn相の析出量を増やすためにマンガンを多く添加したMg-0.2Ca-2Mn(mass%)合金を押出し加工に供したところ、結晶粒径を微細化でき、Mg-0.5Ca-1Mn合金とほぼ同じ破断伸びや圧縮破断ひずみを維持しながらも、引張および圧縮耐力を向上させることができた。ただし、Mg-0.2Ca-2Mn合金中には、粗大化した結晶粒も一部存在しており、より熱的安定性の高い析出物を形成する合金系を検討する必要があると考えた。また、カルシウムフリーのMg-Mn合金押出材の特性評価を進める中で、特異な現象を見出した。押出し加工前の熱処理条件や押出し条件の最適化によって、Mg-Mn合金にて、平均粒径3μmの微細かつ均一な結晶組織を得ることができたが、常識とは異なり、結晶粒径の微細化に伴う特性改善効果が極めて限定的であった。電子線後方散乱回折法によって、Mg-Ca-MnおよびMg-Mn合金の引張試験時の組織変化を調べたところ、カルシウム未添加の場合には、柱面すべりの活動が抑制されることがわかった。また、粒界すべりが生じた可能性も示唆されたことから、塑性変形時に粒界すべりが生じやすく、強度が低下した一方で、柱面すべりが活動しなかったため、延性も低下したと考えられる。

MG-0.5CA-1MN（质量％）是在挤出前通过均化处理制备的，并且在挤出后观察到结构。当在挤出过程中形成溶解在镁基质中的合金元件作为沉淀物形成时，发现挤出材料的细晶粒将是有效的。发现在MG-0.5CA-1MN合金中形成的MG2CA相在镁基质中被固定固定在镁基质中时，高速挤出产生的加热热量很大，并且微型化晶体晶粒尺寸的效果很小。因此，当添加含有大量锰的MG-0.2CA-2CA-2MN（质量％）合金以增加αMN相的降水量时，晶粒尺寸减小，同时在突破性和压缩时保持几乎相同的伸长率与MG-0.5CA-1MN Alloy和压缩强度相同的压缩和压缩。然而，某些浓缩的晶粒存在于MG-0.2CA-2MN合金中，人们认为有必要研究形成具有较高热稳定性沉淀的合金系统。此外，在对无钙的MG-MN合金挤出材料的特性进行评估时，我们发现了一种独特的现象。通过在挤出前优化热处理条件和挤出条件，在MG-MN合金中获得了平均晶粒尺寸为3μM的细晶体结构，但是与常识不同，由于晶粒尺寸的完善，改善特性的效果极为有限。当通过电子束反向散射衍射检查MG-CA-MN和MG-MN合金的拉伸测试期间的结构变化时，发现没有添加钙时抑制圆柱滑动的活性。还建议可能发生了晶粒边界滑动，虽然晶粒边界滑动在塑性变形过程中往往会发生，但人们认为虽然强度降低，但由于圆柱形滑动不活跃，延展性也降低。

项目成果

Development of corrosion-resistant Mg-Al-Ca-Mn-Zn alloy sheet with good tensile properties and stretch formability

• DOI: 10.1016/j.jallcom.2022.164752
• 发表时间: 2022-03
• 期刊: Journal of Alloys and Compounds
• 影响因子: 6.2
• 作者: T. Nakata;C. Xu;Nurul Aliea Syafiqa binti Osman;L. Geng;S. Kamado

優れた引張特性，室温成形性 および耐食性を有するMg-Al基合金の開発

开发具有优异拉伸性能、室温成型性和耐腐蚀性的镁铝合金

• 发表时间: 2022
• 作者: 海部圭吾;中田大貴;鎌土重晴
• 通讯作者: 鎌土重晴

マグネシウム合金押出材の特性評価と今後の展望

镁合金挤压材料的特性评价及未来展望

• 发表时间: 2022
• 期刊: 車載テクノロジー
• 作者: 竹村 一哉;奥山 浩人;山口 猛央;中田大貴
• 通讯作者: 中田大貴

鉄道車両構造部材に使用する易加工性マグネシウム合金押出材の開発

开发用于铁路车辆结构部件的易于加工的镁合金挤压材

• 发表时间: 2021
• 作者: 清水和紀;松本泰誠;小川正芳;中田大貴;鎌土重晴
• 通讯作者: 鎌土重晴

Effect of microalloyed Al and Ca on mechanical properties and corrosion resistance of high-speed extruded Mg-2Zn-1Mn (mass%) alloy

效果%20of%20微合金化%20Al%20和%20Ca%20on%20机械%20性能%20和%20腐蚀%20电阻%20of%20高速%20挤压%20Mg-2Zn-1Mn%20(质量%)%20合金

• DOI: 10.1016/j.matchar.2022.112121
• 发表时间: 2022
• 期刊: Materials Characterization
• 影响因子: 4.7
• 作者: T. Nakata;C. Xu;H. Yamato;L. Geng;S. Kamado
• 通讯作者: S. Kamado