最適組織制御によるマグネシウム合金の機械的特性の向上

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11225202
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小池 淳一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10261588)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丸山 公一 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90108465) ; 鈴木 真由美 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20292245)
• Keywords: マグネシウム / 機械的性質 / 組織 / 強度 / 延性 / ホールペッチ

Research Abstract

Mg合金における良好な室温強度と延性を得るための組織因子の探索を行った。我々の液体急冷Mg-Zn合金を含めて約10種類の合金種、8種類の作製法によって報告されている実験結果の解析を行った。その結果、室温降伏強度が下記の統一的なホールペッチ式で記述できることが明らかになった。
σ_y=90+0.17d^<-1/2>+Δ(σ_yin MPa,d in m)
ここでdは粒界である。Δは析出強化、固溶強化などによる付加的強化因子であり、最大約120MPaが期待できる。このように、Mg合金においてはシュミット因子の異方性が高いため、強度に及ぼす主な組織因子は結晶粒径であることが判明した。また、延性に関しては、粒界に存在する析出・晶出相の粒界被覆率に反比例することが明らかになった。このことは、Mg合金の破壊が粒界で生じることに由来する。これらの組織因子は独立に制御できるため、Mg合金においては、室温強度と延性を同時に向上させることができることを示唆している。
さらに、良好な高温強度を得るための組織因子の探索を行った。チキソキャストによって得られたMg-Al-Ca合金を用いて、鍛造・熱処理により粒界における晶出物の被覆率を変化させてクリープ強度を測定した。その結果、高温においては粒界が完全に被覆されている場合は高いクリープ強度が実現できることが判明した。今後、晶出物と母相との結晶整合性の観点から高い粒界被覆率を実現するための条件を明らかにし、高いクリープ強度を得るための晶出物の種類を探索していく。

Research Products

• [Publications] J.Koike: "Mechanical Properties of Rapidly Solidified Mg-Zn Alloys"Magnesium Alloys 2000. 105-110 (2000)
• [Publications] Y.Kawamura: "High-strength Nanocrystalline Mg-Al-Ca Alloys Produced by Rapidly Solidified Powder Metallurgy Processing"Magnesium Alloys 2000. 111-116 (2000)
• [Publications] K.Hayashi: "Structure and Mechanical Properties of Rapidly Solidified Mg-X Alloys"Magnesium Alloys 2000. 117-122 (2000)
• [Publications] M.Suzuki: "Effects of Yttrium on Creep Behavior and Deformation Substructures of Magnesium"Magnesium Alloys 2000. 151-158 (2000)