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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

基本信息

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

项目摘要

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。

In this study, the correlation between the microstructure factors (crystal size, morphology and orientation) of the superplastic/non-superplastic composites and the grain boundary in superplastic deformation was investigated. The specific purpose of this study is to study the application of superplastic materials such as AZ80Mg alloy and non-superplastic materials such as pure Al. The original plan is to analyze the structure of the superplastic deformation by finite element method and to determine the structure of the superplastic deformation. This year, the temperature, temperature and speed of the film have been changed, and the film has been changed. The first step is to investigate the activity of the enzyme. The temperature is 150~300℃, and the speed is 1×10-1~5×10-4 s-1. The same conditions were obtained for pure Al coating and pure Al coating. The influence of Al coating on Mg alloy substrate and non-superplastic material under the condition of single deformation and recombination is obvious. Mg alloy/Al composites have m values of 0.24, 0.30, 0.33 at 200, 250, 300℃. General superplastic material m value is more than 0.3, this composite material is more than 250 DEG C superplastic shape is more than 250 DEG C. In addition, under the condition of activation temperature of 5×10-4 s-1, the activation temperature is 125, 100, and 90 kJ/mol at 200, 250, and 300 ° C. The composite material mainly consists of Mg alloy, lattice dispersion and activation temperature of about 135kJ/mol, lattice dispersion and activation temperature of about 92 kJ/mol. The composite material has a lattice dispersion of 300 DEG C and a lattice dispersion of 250 DEG C.