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

• 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

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。

The previous year 's まで まで research で, the に High-Pressure ねじ (high-pressure Torsion) processing of A2024 alloy を utilization を, and the <s:1> target of this study である1 GPa <s:1> tension intensity を achieved た た. さ ら に そ の fine-structure を high decomposition can electronic 顕 micromirror や 3 dimensional ア ト ム プ ロ ー ブ analysis に よ り parsing し, main add elements で あ る Cu お よ び Mg が small Angle LiJie を containing め た に segregation on crystallization LiJie す る こ と を Ming ら か に し た. This year は, こ の よ う な 観 examine results を も と に 1 GPa の extension and strength の quantitative に つ い て の metal materials to strengthen メ カ ニ ズ ム か ら review 価 し た. General に bighorn LiJie は planning a の movement を hinder げ る "を cut fruit た し, ホ ー ル · ペ ッ チ の masato is に よ り small crystals が さ い ほ ど material strength が upward す る. On one side, there are で, とされて れまで small angular particle boundaries, で material strength に is large, <s:1> く is sent to とされて な とされて とされて た た. Small Angle LiJie を unseen fruit に using す る こ と は, bighorn LiJie と than べ て, よ り small さ な ス ケ ー ル で の may strengthen が と な る. This study で は 従 to の strengthening institutions が に え, solute atoms segregation し た small Angle LiJie も material strength に 繋 が る と し て theory に strength を calculate し, ultra-high strength に to る メ カ ニ ズ ム を interpret し た. こ れ に よ り, small Angle LiJie へ の segregation は material strength へ の send with が き く, ultra-high strength ア ル ミ ニ ウ ム alloy の be presently に important factor な で あ る こ と を Ming ら か に し た. Youdaoplaceholder0 Al-Fe alloy <s:1> high-strength に extract the んだ group. Al の in Fe は solution fewer が 0.052 wt % と な く, turning の Fe が containing ま れ る と solidification process で Al3Fe や Al6Fe が form さ れ て low ductility が す る. On one side, the Fe リサ リサ <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> で process で accumulates される <s:1> と ら ら, impimpurities である the Fe element <e:1> has an effective utilization が expectation される. This study で Al - 2 wt % Fe alloy に huge ひ ず み processing を shi す こ と で, super 々 ジ ュ ラ ル ミ ン に の strength match す る こ と を し, そ の の after working 処 Richard に よ り up more than 700 mpa へ で き る こ と を Ming ら か に し た. さ ら に, そ の fine texture は when working in も settle で, ピ ー ク when working when に お い て も サ ブ ミ ク ロ ン レ ベ ル の ultrafine grain structure が maintain さ れ る こ と を shown し た. <s:1> the results of で, the report of the achievements of the international society (ICAA16: カナダ) で, た.

项目成果

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
• 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
• 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

巨大ひずみ加工と時効処理を併用することで作製した高強度A2024合金の機械的特性と微細組織観察

大应变加工与时效处理相结合的高强度A2024合金力学性能及显微组织观察

• 发表时间: 2018
• 作者: 増田高大;Xavier Sauvage;堀田善治
• 通讯作者: 堀田善治

高圧スライド加工（HPS）法で超微細粒化したA2024合金の時効処理による高強度化

采用高压滑动加工 (HPS) 方法对超细晶 A2024 合金进行时效处理，实现高强度

• 发表时间: 2016
• 作者: 増田高大;瀧沢陽一;堀田善治;湯本学;小田切吉治
• 通讯作者: 小田切吉治