超塑性複合材料における応力と組織学的因子の動的相関の解明

阐明超塑性复合材料中应力与微观结构因素之间的动态相关性

• 批准号: 18K14022
• 负责人: 徳永 透子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K14022/
• 关键词: Mg合金; Al; 超塑性; 超塑性変形; 複合材料; マグネシウム合金; アルミニウム; 粒界すべり

本研究では、超塑性／非超塑性の組み合わせの複合材料において、超塑性変形中の粒界近傍における応力状態と粒界を構成する個々の結晶粒の組織学的因子（結晶粒径、形態、方位）の動的相関を明らかにすることを試みた。具体的に本研究では超塑性材料としてAZ80 Mg合金、非超塑性材料として純Alを用いている。当初の計画では、超塑性変形の変形挙動を明らかにするために、有限要素法解析とCellular Automatonを用いた組織形成のシミュレーションを行う予定であったが、モデルの作成に難航している。そこで、本年度は温度とひずみ速度を多様に変化させて、引張試験を行うことで、超塑性変形のメカニズムを考察した。まずは変形メカニズムを考察するためのm値と変形の活性化エネルギーを求めた。温度は150～300℃、ひずみ速度は1×10-1～5×10-4 s-1と変化させた。また、純Al被覆の変形挙動に着目し、純Alのみの引張試験も同条件で行った。単独での変形挙動と複合化した際の様々な条件下での変形挙動を定量的に比較することで、超塑性材であるMg合金基材が非超塑性材であるAl被覆に及ぼす影響を明らかにすることを狙った。Mg合金／Alの複合材料のm値は200、250、300℃の時にそれぞれ0.24、0.30、0.33であった。一般的な超塑性材料のm値は0.3以上であるため、本複合材料は250℃以上で超塑性的な変形をしたといえる。また、活性化エネルギーはひずみ速度5×10-4 s-1の条件で200、250、300℃の時それぞれ125、100、90 kJ/molであった。本複合材料を主に構成するMg合金において、格子拡散の活性化エネルギーは約135ｋJ/mol、転位芯拡散は約92 kJ/molであるため、本複合材料は300℃で転位芯拡散、250℃以下では格子拡散による変形が生じていると考察された。

This study で は, superplastic/group of superplastic の み わ せ の composites に お い て, superplastic variations in の LiJie nearly alongside に お け る 応 force state と LiJie を constitute す る a 々 の crystals の histological factor (crystal grain size, shape, orientation) の moving phase masato を Ming ら か に す る こ と を try み た. Specific に this study で は superplastic materials と し て AZ80 Mg alloys, the superplastic materials と し て pure Al を with い て い る. の original plan で は, superplastic - の - shaped 挙 dynamic を Ming ら か に す る た め に, finite element method analytic と Cellular Automaton を with い た organization form の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line う designated で あ っ た が, モ デ ル の made に difficult navigation し て い る. そ こ で, this year's は temperature と ひ ず み speed を others more に variations change さ せ て, extension and test line を う こ と で, superplastic - の メ カ ニ ズ ム を investigation し た. Youdaoplaceholder0 まず deformation メカニズムを to investigate するため <s:1> m value と deformation <s:1> activation エネ ギ ギ を を を to find めた. Temperature: <s:1> 150-300℃, ひずみ velocity: 1×10-1-5×10-4 s ⁻ ¹ と transformation: させた. Youdaoplaceholder0, pure Al coated <s:1> deformation 挙 moves に, また, pure Al み み, the zhang experiment また under the same conditions で runs った. 単 alone で の - shaped composite dynamic と 挙 し た interstate の others 々 な conditions で の - shaped 挙 dynamic を quantitative に compare す る こ と で, superplastic material で あ る Mg alloy base material が the superplastic material で あ る Al coating に and ぼ す influence を Ming ら か に す る こ と を previously っ た. Mg/Al alloy の composites の m numerical は 200, 250, 300 ℃ when の に そ れ ぞ れ 0.24, 0.30, 0.33, で あ っ た. General の な superplastic materials more than 0.3 m numerical は で あ る た は め, this composite material of above 250 ℃ で superplastic な - shaped を し た と い え る. ま た, active エ ネ ル ギ ー は ひ ず み speed 5 x 10-4 s - 1 の conditions で 200, 250, 300 ℃ when の そ れ ぞ れ 125, 100, 90 kJ/mol で あ っ た. This composite material を main に す る Mg alloy に お い て, grid company の activeness エ ネ ル ギ ー は about 135 kJ/mol, planning a core company は about 92 kJ/mol で あ る た め, this composite は 300 ℃ で planning a core company, and below 250 ℃ で は grid company, scattered に よ る born - shaped が じ て い る と investigation さ れ た.

项目成果

Microstructure evolution in superplastic Al/Mg/Al clad sheet

超塑性 Al/Mg/Al 复合板的显微组织演变

• 发表时间: 2018
• 期刊: Proceedings of 16th International Conference on Aluminum Alloys (ICAA16)
• 作者: T. Tokunaga;K. Matsuura;M. Ohno
• 通讯作者: M. Ohno

AGH科学技術大学(ポーランド)

AGH科技大学（波兰）

Anisotropy of mechanical properties of Al-cladded Mg alloy sheet

铝包镁合金板力学性能各向异性

• 发表时间: 2018
• 作者: T. Tokunaga;K. Matsuura;M. Ohno
• 通讯作者: M. Ohno