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High-Temperature Creep Mechanism of Dual-Ductile-Phase Magnesium alloy with Long-Period Stacking Ordered Phase

Research Project

Project/Area Number 16K06707
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Physical properties of metals/Metal-base materials
Research InstitutionNihon University

Principal Investigator

Fujiwara Masami  日本大学, 工学部, 教授 (40156930)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
KeywordsLPSO phase / dual-ductile-phase alloy / power-law material / indentation / creep / rule of mixture / isostrain rate condition / composite reinforcement / LPSO-phase / two-ductile-phase alloy / stress exponent / activation energy / composite strengthening / 延性二相合金 / LPSO相 / 押込み試験 / べき乗則材料 / クリープ特性値 / 複合強化 / 強化効率 / ブリッジング / クリープ / 複合則 / 等歪み速度条件 / クリープの応力指数 / クリープの活性化エネルギー / 強化機構 / マイクロンインデンテーション
Outline of Final Research Achievements

The high-temperature creep mechanism in an extruded Mg alloy comprising a matrix and an LPSO phase was investigated by theoretical analyses, indentation creep tests, and FE modeling. Creep behaviors of the Mg alloy were robustly predicted using the characteristic creep parameters, volume fractions, and creep strengths of the constituent phases. The creep strength of the Mg alloy closely followed the rule of mixtures and the isostrain rate conditions. The stress exponent for creep of the alloy was expressed by the harmonic mean weighted by the effective volume fractions of the constituent phases, which strongly depended on the deformation rate. A similar trend was observed for the creep activation energy, which was expressed by the weighted arithmetic mean value. Thus, the newly derived equations of these creep parameters were shown to quantitatively capture the mechanical contribution of the reinforcing phase to the creep strength of the overall dual-ductile-phase alloy.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

LPSO相を含むMg合金はAl合金に代わる次世代の軽量構造材料として期待されている.各々の相が全く異なるクリープ特性をもつため,この合金のクリープ挙動は単相合金と比べて非常に複雑になる.実用合金の高温クリープ機構を解明するための筋道を見いだすことは波及効果が大きく,工業的にも重要と言える.
延性二相合金に関するクリープ理論は,未だに整備されていない状況にある.この種の二相合金のクリープ特性値(応力指数や活性化 エネルギーなど)と構成相の当該値との関係式を理論的に導き,全体のクリープ強度に及ぼす強化相の寄与の程度を理論と実験により明らかにした論文は,著者の知る限りでは見当たらない

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Massachusetts Institute of Technology(米国)

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  • [Journal Article] High-Temperature Creep Mechanism of Dual-Ductile-Phase Magnesium Alloy with Long-Period Stacking Ordered Phase2019

    • Author(s)
      Masami Fujiwara, HIdenari Takagi and Kenji HIgashida
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 60 Issue: 4 Pages: 503-512

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2018366

    • NAID

      130007618550

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Year and Date
      2019-04-01
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  • [Journal Article] High-Temperature Creep Mechanism of Two-Ductile-Phase Magnesium Alloy with LPSO-Phase2018

    • Author(s)
      藤原雅美,高木秀有,東田賢二
    • Journal Title

      Journal of the Japan Institute of Metals and Materials

      Volume: 82 Issue: 4 Pages: 108-116

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2017052

    • NAID

      130006549527

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deformation behavior immediately after indentation load change in ultrafine-grained Al-Mg solid solution alloys2016

    • Author(s)
      Hidenari Takagi and Masami Fujiwara
    • Journal Title

      Journal of Materials Engineering and Performance

      Volume: 25(6) Issue: 6 Pages: 2230-2235

    • DOI

      10.1007/s11665-016-2062-z

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  • [Presentation] 延性二相合金におけるクリープ強度の変形速度依存性の機構解明2018

    • Author(s)
      藤原雅美
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      藤原雅美
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  • [Presentation] ロケット燃焼室銅合金のクリープ疲労による累積損傷度評価に関する共同研究2018

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      竹腰正雄,佐藤英一,堀秀輔,橋本知之,志波光晴,早川正夫,杉田一樹,白井泰治,水野正隆,荒木秀樹,内一哲哉,高木敏行,川嶋紘一郎,藤原雅美,高木秀有,遠山暢之
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      日本非破壊検査協会「安全・安心な社会を築く先進材料・非破壊検査計測技術シンポジウム」
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  • [Presentation] Mg基LPSO合金および純Mgにおける純粋な加工硬化率の測定2017

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      石井康夫,板橋怜史,高木秀有,藤原雅美
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      日本金属学会春期大会
    • Place of Presentation
      首都大学東京
    • Year and Date
      2017-03-15
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      藤原雅美
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      日本大学工学部学術研究報告会
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  • [Presentation] Mg基LPSO合金の高応力域における回復速度の測定2017

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      石井康夫,高木秀有,藤原雅美
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      石井康夫,高木秀有,藤原雅美
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  • [Presentation] 押込み荷重急変法による純粋な加工硬化率と回復速度の測定2017

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      五十嵐仁,高木秀有,藤原雅美
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  • [Presentation] Mg基LPSO合金及び純Mgにおける荷重急変直後の塑性変形挙動の比較2017

    • Author(s)
      石井康夫,高木秀有,藤原雅美
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      軽金属学会秋期大会
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  • [Presentation] Comparison of creep characteristics of Mg-based LPSO alloy and pure Mg2016

    • Author(s)
      Hidenari Takagi and Masami Fujiwara
    • Organizer
      International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials 2016
    • Place of Presentation
      Mielparque Kyoto
    • Year and Date
      2016-12-05
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mg基LPSO合金に形成されるキンクバンドとその高温変形に対する影響2016

    • Author(s)
      高木秀有,藤原雅美
    • Organizer
      日本大学工学部学術研究報告会
    • Place of Presentation
      日本大学工学部
    • Year and Date
      2016-12-03
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] マグネシウム基長周期積層構造化相の転位挙動とクリープ律速機構2016

    • Author(s)
      藤原雅美,高木秀有
    • Organizer
      日本大学工学部学術研究報告会
    • Place of Presentation
      日本大学工学部
    • Year and Date
      2016-12-03
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 純MgおよびMg基シンクロ型LPSO合金のクリープ特性の比較2016

    • Author(s)
      石井康夫,板橋怜史,高木秀有,藤原雅美
    • Organizer
      軽金属学会秋期大会
    • Place of Presentation
      茨城大学
    • Year and Date
      2016-11-05
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  • [Presentation] Mg基LPSO合金における荷重急増直後の瞬間塑性歪みと加工硬化率の測定2016

    • Author(s)
      板橋怜史,石井康夫,高木秀有,藤原雅美
    • Organizer
      日本金属学会秋期大会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2016-09-21
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] マグネシウム基LPSO合金押出材における押込み荷重急増直後の塑性変形挙動2016

    • Author(s)
      高木秀有,板橋怜史,藤原雅美
    • Organizer
      軽金属学会春期大会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2016-05-28
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  • [Presentation] 計装化押込み試験法による純マグネシウムの高温クリープ特性評価2016

    • Author(s)
      石井康夫,板橋怜史,高木秀有,藤原雅美
    • Organizer
      軽金属学会春期大会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2016-05-28
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  • [Book] LPSO型マグネシウム合金の材料科学2018

    • Author(s)
      河村能人(代表編著)
    • Total Pages
      224
    • Publisher
      日経BPコンサルティング
    • ISBN
      9784864431286
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  • [Remarks] 日本大学工学部 総合教育物理学教室 材料強度物性研究室

    • URL

      http://www.ge.ce.nihon-u.ac.jp/~fujiwara/

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  • [Remarks] 材料強度物性研究室

    • URL

      http://www.ge.ce.nihon-u.ac.jp/~fujiwara/

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Published: 2016-04-21   Modified: 2022-02-21  

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