Prevention of internal oxidation for rare-earth element-containing Mg alloy

• Project/Area Number: 18K04754
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: Inoue Shinichi 熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 助教 (30792585)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: マグネシウム合金 / 不燃性 / 内部酸化 / 高温酸化 / 希土類 / Mg合金 / 難燃性 / 酸化皮膜 / 希土類元素 / 高強度

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to develop a technology to prevent the internal oxidation of rare-earth elements to Mg alloys. This technology achieves not only ensures the safety but also the integrity of the molten metal.
We add the fourth element to rare-earth element-containing Mg alloy in order to suppress the internal oxidation of rare earth elements and form a homogeneous and dense protective oxide film. Furthermore, high-strength nonflammable wrought Mg alloy was developed in this study.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、希土類元素添加マグネシウム合金で発生する内部酸化現象に着目し、マグネシウム合金に高次の不燃性を付与する合金設計指針を確立することができたことが学術的および社会的意義となる。内部酸化発生メカニズムの解明は、今後、新規の希土類元素添加マグネシウム合金を開発するにあたって、重要な基礎データとなる。また、高温でマグネシウム合金で発生する内部酸化を抑制することで、高温での酸化皮膜の健全性を向上させることができたことで、マグネシウム合金の発火温度の増加という安全性だけでなく、鋳造などのマグネシウム合金の製造工程での溶湯の汚染を抑制することができた。

Research Products

• [Journal Article] Oxidation behavior and incombustibility of molten Mg-Zn-Y alloys with Ca and Be addition (2019)
  • Author(s): S. Inoue, M. Yamasaki, Y. Kawamura
  • Journal Title: Corrosion Science Volume: 149 Pages: 133-143
  • DOI: 10.1016/j.corsci.2018.12.037
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optimization of mechanical properties of dilute Mg-Zn-Y alloys prepared by rapid solidification (2019)
  • Author(s): D. Drozdenko, M. Yamasaki, K. Mathis, P. Dobron, P. Lukac, N. Kizu, S. Inoue, Y. Kawamura
  • Journal Title: Materials and Design Volume: 181 Pages: 107984-107984
  • DOI: 10.1016/j.matdes.2019.107984
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] High-strain-rate superplasticity and tensile behavior of fine-grained Mg97Zn1Y2 alloys fabricated by chip/ribbon-consolidation (2019)
  • Author(s): K. Suzawa, S. Inoue, S. Nishimoto, S. Fuchigami, M. Yamasaki, Y. Kawamura, K. Yoshida, N. Kawabe
  • Journal Title: Materials Science and Engineering A Volume: 764 Pages: 138179-138179
  • DOI: 10.1016/j.msea.2019.138179
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Y on reducing flammability of molten Mg-Zn-Y alloy (2018)
  • Author(s): Inoue Shin-ichi、Yamasaki Michiaki、Kawamura Yoshihito
  • Journal Title: proceedings of the 11th International Conference on Magnesium Alloys and Their Applications Volume: - Pages: 36-40
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 活性元素添加によるMg-Zn-Y系合金の内部酸化抑制 (2019)
  • Author(s): 井上晋一, 山崎倫昭, 河村能人
  • Organizer: 日本金属学会第164回春期講演大会
• [Presentation] 高発火点マグネシウム合金の開発と難燃性発現メカニズムの解明 (2019)
  • Author(s): 井上晋一
  • Organizer: 第27回マグネシウム技術研究会
  • Invited
• [Presentation] 高発火点LPSO型Mg合金の開発と難燃性発現メカニズムの解明 (2019)
  • Author(s): 井上晋一, 山崎倫昭, 河村能人
  • Organizer: 高性能Mg創成加工研究会第74回定期講演会
  • Invited
• [Presentation] Be微量添加による高強度LPSO型Mg-Zn-Y系合金押出材の延性改善 (2019)
  • Author(s): 井上晋一, Daria Drozdenko, 山崎倫昭, 河村能人
  • Organizer: 日本金属学会第165回秋期講演大会
• [Presentation] Be添加によるMg-Zn-Y系合金押出材の延性向上 (2019)
  • Author(s): 井上晋一, Daria Drozdenko, 山崎倫昭, 河村能人
  • Organizer: 軽金属学会第135回秋季講演大会
• [Presentation] Improvement of incombustibility in LPSO-type Mg alloys (2019)
  • Author(s): S. Inoue, M. Yamasaki, Y. Kawamura
  • Organizer: International Seminar on Advanced Structural Materials
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of incombustible Mg-Zn-Y alloys (2019)
  • Author(s): S. Inoue, M. Yamasaki, Y. Kawamura
  • Organizer: Sustainable Industrial Processing Summit & Exhibition 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 高強度Mg-ZnーGd合金の難燃性向上 (2018)
  • Author(s): 大元涼介, 井上晋一, 山崎倫昭, 河村能人
  • Organizer: 平成30年度合同学術講演会（日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部・北九州市共催）
• [Presentation] 溶融Mg-X合金の酸化皮膜形成と難燃化 (2018)
  • Author(s): 井上晋一, 山崎倫昭, 河村能人
  • Organizer: 日本金属学会第162回春期講演大会
• [Presentation] LPSO型Mg-Zn-RE系合金の難燃性 (2018)
  • Author(s): 井上晋一, 山崎倫昭, 河村能人
  • Organizer: 軽金属学会第134回春季講演大会
• [Presentation] マグネシウム合金の発火特性と不燃・難燃化 (2018)
  • Author(s): 井上晋一, 山崎倫昭, 河村能人
  • Organizer: 高性能Mg創成加工研究会第70回定期講演会
  • Invited
• [Presentation] Mg-Zn-Y系合金の高温酸化挙動に及ぼす第四添加元素の影響 (2018)
  • Author(s): 井上晋一, 山崎倫昭, 河村能人
  • Organizer: 日本金属学会第163回秋期講演大会
• [Presentation] LPSO型Mg-Zn-RE系合金の高温酸化挙動と難燃性向上 (2018)
  • Author(s): 井上晋一, 山崎倫昭, 河村能人
  • Organizer: 軽金属学会第135回秋季講演大会
• [Presentation] 活性元素添加によるMg-Zn-Y系合金の内部酸化抑制 (2018)
  • Author(s): 井上晋一, 山崎倫昭, 河村能人
  • Organizer: 日本金属学会第164回春期講演大会
• [Presentation] Effect of Y on reducing flammability of molten Mg-Zn-Y alloy (2018)
  • Author(s): S. Inoue, M. Yamasaki, Y. Kawamura
  • Organizer: The 11th International Conference on Magnesium Alloys and Their Applications
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Oxidation behavior and incombustibility of Mg-Zn-Y alloys (2018)
  • Author(s): S. Inoue, M. Yamasaki, Y. Kawamura
  • Organizer: The 4th International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Mille-fuille Structure
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] 難燃性マグネシウム合金及びその製造方法 (2019)
  • Inventor(s): 井上晋一
  • Industrial Property Rights Holder: 井上晋一
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2019-225441
  • Filing Date: 2019
• [Patent(Industrial Property Rights)] 難燃性マグネシウム合金及びその製造方法 (2018)
  • Inventor(s): 井上晋一
  • Industrial Property Rights Holder: 井上晋一
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2018