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。

Before extruding し の homogenizing 処 Richard に よ っ て precipitates の decentralized state を variations change さ せ た Mg Ca - 0.5-1 mn を (mass %) for し, after extruding し processing line に organization 観 examine を っ た と こ ろ, マ グ ネ シ ウ ム parent phase に solid solution し た alloy elements を に precipitates in extruding し processing と し て form さ せ た occasions が の of crystals, and the material The である possibility of the effect of た in the microrefinement of によ によ を obtain た. 0.5 Mg Ca - 1 mn alloy に form す る は Mg2Ca phase, high-speed extruding し に with う processing 発 large heat が き い occasions, マ グ ネ シ ウ ム parent phase に solid solution し, crystal grain size の ultra-micronization model.the unseen small fruit が さ い こ と が わ か っ た. こ の た め, alpha Mn の precipitation amount を raised や す た め に マ ン ガ ン を く add more し た 0.2 Mg Ca - 2 out of Mn (mass %) alloy を し processing に for し た と こ ろ, crystal grain size を ultra-micronization model.the で き, 1-0.5 Mg Ca - Mn alloy と ほ ぼ with じ breaking stretch び や 圧 shrinkage fracture ひ ず み を maintain し な が ら も, zhang お Youdaoplaceholder0 compression endurance を upward させる させる とがで た た た. た だ し, 2-0.2 Mg Ca - mn alloy in に は, overgrowth of し た crystals も exist a し て お り, よ り high hot stability の い precipitates を form す る alloy system を beg す 検 る necessary が あ る と exam え た. ま た, カ ル シ ウ ム フ リ ー の の out of Mg - Mn alloy material characteristics evaluation 価 を into め る で, specific を な phenomenon shows し た. Before extruding し の hot 処 principle conditions out of や し の optimization に よ っ て, Mg, Mn alloy に て, average particle size of 3 mu m の imperceptible か つ uniform な を crystallization organization must る こ と が で き た が, common sense と は different な り, crystal grain size の ultra-micronization model.the に with う characteristics improve working fruit が extremely め て qualified で あ っ た. Electronic line behind the scattered back twists に よ っ て, Mg, Ca, Mn お よ び Mg - Mn alloy の extension test の the organization - the を adjustable べ た と こ ろ, カ ル シ ウ ム added の occasion not に は, cylindrical す べ り が の activity inhibition さ れ る こ と が わ か っ た. ま た, LiJie す べ り が raw じ も た possibility in stopping さ れ た こ と か ら, plastic - when に LiJie す べ り が raw じ や す く, low intensity が し た で, cylindrical す べ り が activity し な か っ た た め, low ductility も し た と exam え ら れ る.

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

Improvement of strength and ductility synergy in a room-temperature stretch-formable Mg-Al-Mn alloy sheet by twin-roll casting and low-temperature annealing

• DOI: 10.1016/j.jma.2021.07.017
• 发表时间: 2022-04-01
• 期刊: JOURNAL OF MAGNESIUM AND ALLOYS
• 影响因子: 17.6
• 作者: Nakata, T.;Xu, C.;Kamado, S.
• 通讯作者: Kamado, S.

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

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