超高強度ナノ結晶アルミニウム合金開発

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Al-Fe,Al-Sc,Al-Cu合金をメカニカルアロイングによりナノ結晶粉を作製し、それをスパークプラズマ焼結法でバルク体に固化し、ナノ結晶とミクロ結晶を持つ2粒子分散ナノ結晶アルミニウム合金を試作した。それらの圧縮特性を評価し、室温で1GPaを超える強度の実現を目指し、Al-Fe-Zr合金とAl-Cu合金で1GPaを超える超高強度軽量材料の実現に成功した。これらの微細構造をTEMにより詳細に解析し、高強度と高い圧縮ひずみが得られる微細構造因子を検討している。また引っ張りにおいて延性がでるかどうかも検討している。このようなアルミニウム合金におけるナノ組織制御による高強度化の概念をさらに応用するために、マグネシウム合金のナノ組織制御による高強度化も試みた。さまざまな合金探索を行うなかで、Mg-Ca-Al合金で高い時効硬化特性が得られることが確認された。そのメカニズムを調査するために、TEM,3DAPにより詳細に原子レベルでの微細構造解析を行った結果、ピーク時効で単原子層の規則化した溶質原子クラスターが析出し、これが高強度の原因であることを突き止めた。この合金系でのGPゾーンの発見は初めてである。現在、これらの成果を論文としてまとめている。