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高・中エントロピー合金の系統的比較による高濃度固溶体合金の本質的特徴の解明

通过高、中熵合金的系统比较阐明高浓度固溶体合金的基本特征

基本信息

批准号：
18J20766
负责人：
吉田周平
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度の研究で，FCC単相のHEA/MEAは，従来の希薄合金や純金属に比べて非常に高い摩擦応力(固溶体中における転位の運動に対する基礎抵抗)を有していることが明らかになった．高濃度多元系では，原子サイズの異なる様々な合金元素が高濃度で固溶することで，結晶格子に大きなひずみが生じ，それが転位の弾性場と相互作用することで，従来の純金属や希薄合金に比べ非常に高い摩擦応力が得られると考えられる．HEA/MEAに特徴的な高い摩擦応力は，材料の降伏強度と変形応力を増大させるが，それのみではFCC単相HEA/MEAが有する優れた強度・延性バランスを説明することができない．本年度は「FCC単相HEA/MEAの高い摩擦応力とその優れた力学特性 (変形挙動) との間に何か関係があるのではないか」という仮説を立て，それを検証した．前年度に調査した材料の中でも特に高い摩擦応力を有するCo20Cr40Ni40三元系MEAと低い摩擦応力を有するCo60Ni40合金の室温における引張変形挙動を比較した．Co60Ni40合金に比べて，Co20Cr40Ni40 MEAは高い変形応力，加工硬化率を示した．従来のFCC希薄固溶体合金に比べて，高濃度多元系では，変形中の動的回復が抑制されることで，転位密度が増大し，高い加工硬化能が得られると考えられる．これまでの研究から，HEA/MEAでは，(1) 固溶元素のサイズ差に起因した格子ひずみと転位の弾性場の相互作用により，非常に高い摩擦応力が得られること，(2) 変形中の転位の交差すべりが抑制されることによって，転位密度，加工硬化率が上昇しやすくなることといった高濃度多元系固溶体の特徴が明らかとなった．高濃度多元系では，結晶格子中のそれぞれの原子サイトに異なる元素が配置し，元素のサイズ差によって格子が歪んだ特異な状態が，その優れた力学特性の起源であることが示唆された．

In previous studies, FCC single phase HEA/MEA has been found to have very high friction forces (basic resistance to motion in solid solution) compared with rare thin alloys and pure metals. High concentrations of atoms and alloys are maintained at high concentrations, resulting in large crystal lattice structures and interaction fields. High friction forces characteristic of HEA/MEA are obtained, resulting in large drop strength and deformation forces of materials. The FCC single phase HEA/MEA has excellent strength and ductility. This year, the FCC single-phase HEA/MEA has high friction and excellent mechanical properties (shape and motion). In the past year, the investigation of the material has been carried out in the middle of the high friction force, Co20Cr40Ni40 ternary MEA has low friction force, Co60Ni40 alloy at room temperature tensile deformation behavior comparison, Co60Ni40 alloy ratio, Co20Cr40Ni40 MEA has high deformation force, work hardening rate is shown. The FCC hopes that thin solid solution alloys will be maintained at high concentrations, and the recovery of deformation will be suppressed. The site density will increase, and the high work hardening energy will be obtained. In this study, HEA/MEA was found to be (1) due to the interaction between lattice and magnetic field of solid solution elements, extremely high friction force was obtained,(2) due to the interaction between lattice and magnetic field of solid solution elements, the high concentration of solid solution was maintained, and the characteristics of solid solution were revealed. High concentration of multi-maintenance, crystal lattice in the atomic structure of different elements of the configuration, element of the difference between the lattice structure of different states, excellent mechanical properties of the origin of the phenomenon.