高強度マグネシウム合金のミクロ組織安定性と強度改善

高强镁合金的微观结构稳定性和强度提高

• 批准号: 13750643
• 负责人: 鈴木 真由美
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750643/
• 关键词: Mg-Y-Zn合金; Mg-Al-Ca合金; 高温クリープ; 積層欠陥; 粒界晶出物; 偏析; 転位運動の拘束; Mg-Y合金; 析出強化; 動的析出; 予クリープ; 準安定相; 変形下部組織

Mg-AlおよびMg-Zn二元系では組織安定性が低いため,Mg-Al-CaおよびMg-Y-Zn三元系においてクリープ試験を行い,そのクリープ強度と組織安定性を評価した.【Mg-Al-Ca三元合金】上記合金をダイキャストおよびチクソモールディング法で実現される冷却速度で作成すると,粒界内部に大量の欠陥を有する共晶化合物が連続的に晶出した特異な組織を持つ.この合金に高温での熱処理を施すと,粒界上の晶出物は最終安定形状を持つ球状Al_2Caへと変化する.しかしながら両者にクリープ試験を施すと熱的には安定な球状Al_2Caは強度にほとんど寄与せず,熱的にはむしろ不安定な,連続的な粒界第二相を持つ組織を持つ試料が100倍以上高い強度を示した.連続した粒界第二相は粒内の転位運動を拘束し,高強度を実現すると考えられる.Mg-Al二元合金でも粒界を連続的に被覆する晶出物は得られるが,この晶出物はAlの拡散を促進させるために強度を低下させる方向に働く.従ってAlとCaの同時添加により,粒界を連続的に被覆し,かつ高速拡散パスを作らないミクロ組織を導入することが可能となる.【Mg-Y-Zn三元合金】MgにYとZnを同時添加すると粒内に大量の積層欠陥が導入され,更に積層欠陥部分にYとZnが偏析することで積層欠陥が高温下で安定化する.この条件でクリープ試験を行うと,積層欠陥が転位運動の障害物となるだけではなく,一次すべり面での転位の拡張幅を著しく上昇させるために,元々変形の異方性の大きなMgにおいて転位の運動が効果的に抑制され,高い強度を示す.従ってYとZnの同時添加により,積層欠陥という転位運動に対しての第二相に準ずる障害物を導入するだけでなく,母相の物理定数を変化させ基底強度の上昇が実現可能となる.

由于MG-AL和MG-ZN二元系统的结构稳定性较低，因此对MG-AL-CA和MG-Y-ZN三元系统进行了蠕变测试，以评估其蠕变强度和组织稳定性。 [Mg-al-Ca三元合金]当以模具和触变方法实现的冷却速率制备上述合金时，具有大量缺陷的共晶化合物在晶界内连续结晶。该合金在高温下加热。处理后，晶界的晶体以最终稳定形状变为球形AL_2CA。但是，当两者都接受蠕变测试时，热稳定的球形AL_2CA对强度几乎没有贡献，并且具有具有热不稳定的连续晶界第二相的结构的样品显示出高于100倍以上的强度。连续的晶界第二相限制了晶粒内的脱位运动，从而达到了高强度。即使是MG-AL二元合金，也继续允许连续使用晶界。获得结晶的结晶产物，但是这种结晶的产物朝着降低强度促进Al扩散的方向起作用。因此，同时添加Al和Ca可以连续涂层晶界，并引入不会产生高速扩散路径的微观结构。 [MG-Y-ZN三元合金]同时将Y和Zn添加到MG中时，将大量的堆叠缺陷引入谷物中，并且在堆叠缺陷中隔离Y和Zn，导致堆叠缺陷在高温下稳定在高温下。当在这些条件下进行蠕变测试时，不仅堆叠断层成为脱位运动的障碍，而且还显着增加了在初级滑动表面处错位的膨胀宽度，在MG中有效地抑制了脱位运动，该MG最初是变形的大型各向异性的，并且表现出高强度。因此，通过同时添加Y和Zn，它不仅引入了类似于脱位运动的第二阶段（称为堆叠断层）的障碍物，而且还会改变矩阵相的物理常数，从而增加了基础强度。

项目成果

T.Tsukeda, R.Uchida, M.Suzuki, J.Koike, K.Maruyama: "Newly Developed Heat Resistant Magnesium Alloy by Thixomolding"Materials Science Forum. 419-422. 439-444 (2003)

T.Tsukeda、R.Uchida、M.Suzuki、J.Koike、K.Maruyama：“Thixomolding 新开发的耐热镁合金”材料科学论坛。

M.Suzuki, T.Kimura, J.Koike, K.Maruyama: "Effects of Zinc on Creep Behavior and Deformation Substructures of Mg-Y Alloy"Materials Science Forum. 419-422. 473-478 (2003)

M.Suzuki、T.Kimura、J.Koike、K.Maruyama：“锌对镁钇合金蠕变行为和变形亚结构的影响”材料科学论坛。