アルミニウム合金中のScの特異的添加効果の発現機構の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650688
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 藤川 辰一郎 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50005344)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 飯島 嘉明 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70005411)
• Keywords: スカンジウム / 希土類金属 / Al-Sc合金 / 核磁気共鳴 / 不純物拡散 / 析出

Research Abstract

各種のアルミニウム合金に極少量のScを添加すると、各種の諸性質が飛躍的に改善される効果が最近見いだされているが、その機構に関しては今なお不明な点が多い。本研究では、その効果で重要な役割をになっているAl_3Sc化合物の時効析出の研究およびアルミニウム中のScの拡散係数の測定によって、その機構を解明することを目的としている。本年度は、第一にAl-Sc合金およびAl-Mg-Sc合金におけるAl_3Sc化合物の析出挙動を主に核磁気共鳴法で研究した。Al_3Sc化合物の析出の速度論的研究から、その速度定数を決定した。先ず、Al-Sc系およびAl-Mg-Sc系のアルミニウム側のScの固溶度の再評価を行った。さらに同法よってAl-Sc合金およびAl-Mg-Sc合金におけるAl_3Sc化合物の析出の速度論の比較を行った。前者の研究で得られた結果としては、純アルミニウムにおけるScの固溶度は約20年前に決定された藤川の結果の妥当性を裏付けた。後者の研究では、Al-Mg系でのScの固溶度は純アルミニウムにおけるよりも小さいことがわかった。Al-Mg-Sc合金におけるAl_3Sc化合物の析出速度はAl-Sc合金におけるよりもかなり速いことがわかった。アルミニウム中のScの低温度領域での不純物拡散係数を特に詳しく測定した。低温域ではアルミニウム中でのScの拡散速度は他の遷移金属元素よりも大きく、Al-Sc過飽和固溶体の分解速度が他の遷移金属元素を含有するアルミニウム二元合金のそれよりも著しく大きい結果を裏付けることが出来た。アルミニウム中のScの拡散係数の結果と他の実験結果を結びつけてAl_3Sc化合物/α-Alの界面エネルギーの評価を行った。これらの結果は、2001年の希土類学会および軽金属学会で発表した。