双晶界面偏析を活用したマグネシウム合金の極低温強靱化設計

研究計画に基づき下記二件について実施した。二元系バルク材の創製とその微細組織観察：Mgに固溶する元素（Al, Sn, Y, Znなど）を対象に、二元系希薄Mg合金を重力鋳造にて溶製した。容体化処理後、温間押出加工によって底面集合組織と結晶粒サイズ：15～20umを制御した展伸バルク材を創製した。各展伸バルク材に対し、室温にて数％程度の圧縮ひずみを導入した後、溶質元素を双晶界面に偏析させるため、150℃にて2～4時間の条件で熱処理を実施した。各熱処理材の微細組織をEBSDとTEMを用いて観察した結果、添加元素の種類に関係なく溶質元素が双晶界面に偏析していることが分かった。また、前記熱処理条件内であれば、結晶粒の粗大化や集合組織の弱化が起こらず、巨視的な微細組織様相が維持できることも確認した。極低温の基礎的特性評価：結晶粒サイズの異なる三種類（～3um, ～15um, ～40um）の汎用Mg合金（Mg-Al-Zn：AZ31合金）押出材を対象に、極低温：77Kにおける力学応答および破壊挙動について調査した。極低温強度は結晶粒サイズ微細化にともない向上し、その強度は室温強度と比較して5割以上高い値を示すことを確認した。変形機構および破壊形態も結晶粒サイズに影響を受け、粗大粒材と中間粒材は、破壊の起点となる変形双晶を高密度に形成し、いずれも脆性破面を呈した。他方、微細粒材では、極低温環境下であっても非底面転位が活動し、これらの転位運動によって変形双晶の形成が抑制されることを究明した。室温塑性応答と同様、結晶粒サイズの微細化が極低温時の高強度化、脆弱化改善に有効であることを示唆する結果である。

研究計画に基づき下記二件について実施した。二元系バルク材の創製とその微細組織観察：Mgに固溶する元素（Al, Sn, Y, Znなど）を対象に、二元系希薄Mg合金を重力鋳造にて溶製した。容体化処理後、温間押出加工によって底面集合組織と結晶粒サイズ：15～20umを制御した展伸バルク材を創製した。各展伸バルク材に対し、室温にて数％程度の圧縮ひずみを導入した後、溶質元素を双晶界面に偏析させるため、150℃にて2～4時間の条件で熱処理を実施した。各熱処理材の微細組織をEBSDとTEMを用いて観察した結果、添加元素の種類に関係なく溶質元素が双晶界面に偏析していることが分かった。また、前記熱処理条件内であれば、結晶粒の粗大化や集合組織の弱化が起こらず、巨視的な微細組織様相が維持できることも確認した。極低温の基礎的特性評価：結晶粒サイズの異なる三種類（～3um, ～15um, ～40um）の汎用Mg合金（Mg-Al-Zn：AZ31合金）押出材を対象に、極低温：77Kにおける力学応答および破壊挙動について調査した。極低温強度は結晶粒サイズ微細化にともない向上し、その強度は室温強度と比較して5割以上高い値を示すことを確認した。変形機構および破壊形態も結晶粒サイズに影響を受け、粗大粒材と中間粒材は、破壊の起点となる変形双晶を高密度に形成し、いずれも脆性破面を呈した。他方、微細粒材では、極低温環境下であっても非底面転位が活動し、これらの転位運動によって変形双晶の形成が抑制されることを究明した。室温塑性応答と同様、結晶粒サイズの微細化が極低温時の高強度化、脆弱化改善に有効であることを示唆する結果である。