超高圧力による合金の結晶粒制御とその機構の解明

超高压合金晶粒控制及其机理的阐明

• 批准号: 07650766
• 负责人: 南埜 宜俊
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650766/
• 关键词: 超高圧力; Al-Li合金; 結晶粒成長; 拡散; 粒界偏析; 粒界移動

Al-Li合金は超軽量高強度合金として将来期待されている合金系であるが、粒界脆性がその実用化への障害となっている。本研究では、このAl-Li合金の結晶粒径制御に2万気圧までの高圧力を加え高圧力による粒界制御の定量化とその機構を研究した。Al-1at%Li合金を溶解炉で作製した後、Arガス雰囲気内で均一化処理を行い、型圧延と線引きにより直径4mm、長さ5mmの試料を作製した。573Kで1hrで前処理を行い初期粒径として21.1μmの微細な結晶粒を得た。常圧力下の結晶粒成長としてArガス下で673K〜798Kで時間は0.3ks〜21.6lksで焼鈍し、高圧力下の焼鈍では1200tプレスWCアンビル型超高圧力発生装置を用いて2万気圧までの高圧力下で行った。試料の結晶粒度は電界研磨と腐食を行い結晶粒界を出現させ光学顕微鏡及びSEM観察を行い測定した。画像処理により平均結晶粒度を決定すると共に統計学的処理を行った。超高圧力Pが作用することで結晶粒成長は著しく抑制され、高圧力ほど微細な組織となることが判明した。それと共に、結晶粒径への高圧力の影響を示す次式を導出した。∂lnD/∂P=-ΔV/(nRT)-lnD・{∂ln(n)/∂P}ここで、ΔVは粒成長の活性化体積、nは指数で結晶粒成長の時間則のD^n-D^n_0=ktで表される。Dは結晶粒径、D_0は初期粒径、kは速度定数、tは時間である。本研究では、この式で超高圧力による結晶粒制御が定量的に評価できた。また、拡散が結晶成長に寄与しているため、圧力により拡散が抑制されたことと密接な関係が存在することが判明した。さらに、n値は常圧においては2となり純金属や単相金属のn値と良い一致を示したが、2万気圧の高圧力下においてはn値が4程度まで増加した。一般にn値の上昇は粒界移動のpinning効果でありLi原子が粒界に偏析してn値を上昇させたといえる。高圧力は以上のの因子に作用し結晶粒成長速度を著しく変化させ、高圧力は結晶粒度制御に応用できることが分かった。

Al-Li alloy is a super high-strength alloy and is expected to be a high-strength alloy in the future. In this study, the crystal grain size control of Al-Li alloy is controlled by 20,000 しで and the high-pressure force is added, and the high-pressure force and grain boundary control of the Al-Li alloy are quantified and studied. After the Al-1at% Li alloy was prepared in a melting furnace, the Arse atmosphere was homogenized and processed, and a molded and pressure-extended sample with a diameter of 4mm and a length of 5mm was prepared. The initial particle size of 573K and 1hr of pre-treatment is 21.1μm, and the fine crystal grains are obtained. The crystal grain growth under normal pressure is 673K~798K, the time is 0.3ks~21.6lks, the heat is blunt, and the temperature is high. The 1200t WCプレスWCアンビル type ultra-high pressure hysteresis device is used under high pressure. The crystal grain size of the sample was determined by electrical grinding and erosion, and the appearance of crystal grain boundaries was measured using an optical microscope and SEM observation. The image processing is based on the average crystal grain size and the statistical processing is performed. The effect of ultra-high pressure P is to inhibit the growth of crystal grains, and it is clear that high pressure is able to produce fine structures. The effect of high pressure on the crystal grain size and the crystal grain size is shown in the following equation. ∂lnD/∂P=-ΔV/(nRT)-lnD・{∂ln(n)/∂P}ここで, ΔVはactivated volume for grain growth, nはindex and time for crystal grain growthのD^n-D^n_0=ktでTableされる. D is the crystal particle size, D_0 is the initial particle size, k is the speed constant, and t is the time. This study is a quantitative evaluation of ultra-high pressure crystal grain control. It is clear that there is a relationship between また, 拡sanがcrystal growth and しているため, pressure force により拡sanがinhibition and されたこととclose connection.さらに、n値は often pressure においては2となりpure metal や単phase metal のn値と好い一It is a high pressure pressure of 20,000 yuan and a high pressure of 4 degrees. Generally speaking, the effect of grain boundary movement is the pinning effect of Li atoms and the segregation of grain boundaries. The factors above the high pressure are used to control the grain growth rate, and the high pressure is used to control the crystal grain size.