固溶強化と結晶粒微細化強化を併用した析出強化トリプル超ジュラルミンの開発

采用固溶强化和晶粒细化强化的沉淀强化三重超级硬铝的开发

基本信息

批准号：
16J07050
负责人：
増田高大
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J07050/
关键词：
巨大ひずみ加工アルミニウム合金結晶粒微細化高強度

项目摘要

前年度までの研究で、A2024合金に高圧ねじり(High-Pressure Torsion)加工を利用し、本研究の目標である1 GPaの引張強度を達成した。さらにその微細構造を高分解能電子顕微鏡や3次元アトムプローブ分析により解析し、主要添加元素であるCuおよびMgが小角粒界を含めた結晶粒界上に偏析することを明らかにした。本年度は、このような観察結果をもとに1 GPaの引張強度の定量性について金属材料の強化メカニズムから評価した。一般に大角粒界は転位の運動を妨げる役割を果たし、ホール・ペッチの関係により結晶粒が小さいほど材料強度が向上する。一方で、これまで小角粒界の存在は材料強度に大きく寄与しないとされてきた。小角粒界を効果的に利用することは、大角粒界と比べて、より小さなスケールでの強化が可能となる。本研究では従来の強化機構に加え、溶質原子が偏析した小角粒界も材料強度に繋がるとして理論的に強度を算出し、超高強度化に至るメカニズムを解明した。これにより、小角粒界への偏析は材料強度への寄与が大きく、超高強度アルミニウム合金の実現に重要な因子であることを明らかにした。またAl-Fe合金の高強度化にも取り組んだ。Al中のFeは固溶量が0.052wt%と少なく、過剰のFeが含まれると凝固過程でAl3FeやAl6Feが形成されて延性が低下する。一方、Feはリサイクルの過程で蓄積されることから、不純物であるFe元素の有効活用が期待される。本研究でAl-2wt%Fe合金に巨大ひずみ加工を施すことで、超々ジュラルミンの強度に匹敵することを示し、その後の時効処理により700MPa以上へ向上できることを明らかにした。さらに、その微細組織は時効中も安定で、ピーク時効時においてもサブミクロンレベルの超微細粒組織が維持されることを示した。この結果は、国際学会（ICAA16：カナダ）で成果報告した。

在上一年的研究中，使用A2024合金来实现1 GPA的拉伸强度，这是本研究的目的。此外，通过高分辨率电子显微镜和3D原子探针分析分析了微观结构，并揭示了主要的添加剂元件Cu和MG在晶界（包括小角度晶界）上隔离。基于这些观察结果，我们根据加强金属材料的机制评估了1 GPA的定量拉伸强度。通常，大角度的晶界在防止脱位运动中起作用，并且由于霍尔西奇之间的关系，晶粒越小，材料强度的增加就越多。另一方面，据说存在小角度晶界的存在并不能对材料强度产生重大贡献。有效使用小角度的晶界可以比较大的晶界以较小的规模增强。在这项研究中，除了常规的加强机制外，理论上还计算了强度，说明溶质原子被隔离导致材料强度的小角度晶界，并阐明了导致超高强度的机制。这表明，小角度晶界的隔离有助于材料强度，并且是实现超高强度铝合金的重要因素。我们还致力于提高Al-FE合金的强度。在0.052 wt％时，Al中Fe的实心溶液量较低，如果包含过量的Fe，则在固化过程中形成AL3FE和AL6FE，从而导致延展性降低。另一方面，由于FE在回收过程中积聚，因此预计将有效利用杂质Fe元素。这项研究表明，通过将巨大应变加工应用于Al-2wt％Fe合金，它与超柔蛋白的强度相当，随后的衰老治疗可以提高到700 MPa或更多。此外，在衰老期间，微结构是稳定的，并且表明即使在峰值老化期间，也保持了亚微米水平的超细晶体结构。这些结果在国际研究学会（ICAA16：加拿大）报道。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of ultra high strength (1GPa) aluminum alloy using severe plastic deformation under high pressure

利用高压下剧烈塑性变形开发超高强度（1GPa）铝合金

DOI：
10.2464/jilm.67.519
发表时间：
2017
期刊：
Journal of Japan Institute of Light Metals
影响因子：
0
作者：
Masuda Takahiro;Horita Zenji
通讯作者：
Horita Zenji

Fabrication of high-strength and high-ductility laminated A2024 aluminum alloy/aluminum composite by severe plastic deformation under high pressure

高压剧烈塑性变形制备高强高塑层状A2024铝合金/铝复合材料

DOI：
10.2464/jilm.67.179
发表时间：
2017
期刊：
Journal of Japan Institute of Light Metals
影响因子：
0
作者：
T. Masuda;Z. Horita
通讯作者：
Z. Horita

Incremental Feeding High-Pressure Sliding for Achieving Large Area of Severe Plastic Deformation

增量加料高压滑动实现大面积剧烈塑性变形

DOI：
10.2320/jinstmet.j2017038
发表时间：
2018
期刊：
Journal of the Japan Institute of Metals and Materials
影响因子：
0.5
作者：
Y. Takizawa;K.Watanabe;T. Kajita;K. Sumikawa;T. Masuda;M. Yumoto;Y. Otagiri;Z. Horita
通讯作者：
Z. Horita

長尺線材の製造方法

长线材的制造方法