2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of aluminum alloys excellent in strength and ductility based on first-principles calculations
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15K21294
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
上杉 徳照 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10405342)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 第一原理計算 / Al合金 / 高強度 / 高延性 / 粒界強化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
第一原理計算により、Alに対して粒界に偏析し、かつ粒界強化を大きく見込める元素としてZrが予測され、この予測を基に高濃度Mgにより固溶強化し、Zrの粒界強化により高延性化を狙ってAl-8Mg-0.2Zr合金が開発できた。
平成27年度にはAl-8Mg-0.2Zr合金に加工硬化、熱処理、結晶粒微細化強化を加え高延性を保ったまま高強度化を目指した。その結果、Zr添加による粒界強化つまり高延性を発現するには、静的もしくは動的に再結晶が完了した微細組織が必要であることが明らかになった。特にFSP（摩擦撹拌プロセス）を行った試料では、伸び40%という高延性を保ったまま、引張強度435MPaという高強度化を達成できた。
平成28年度には、優れた強度と延性の両立を果たすことができる Al-8Mg-0.2Zr 合金の不純物元素の影響について調査するため、アルミニウムの不純物元素として代表的なFeとSiの影響について調査した。高純度のAl-8Mg合金にSiを添加すると、延性が低下したが、Feを添加すると延性が向上することが明らかになった。
最終年度である平成29年度には、Al-Mg合金だけでなく時効析出型のAl-Cu-Mg合金とAl-Zn-Mg-Cu合金においてZr添加による粒界破壊の抑制効果を調査し、高強度・高延性化を目指した。Al-Cu-Mg合金とAl-Zn-Mg-Cu合金のいずれについても、時効硬化に伴い、粒内破壊から粒界破壊に遷移すると延性は大きく低下していたが、Zr添加により、粒内破壊から粒界破壊に遷移する引張強度が上昇することを見出した。Al-Cu-Mg合金とAl-Zn-Mg-Cu合金のいずれについても、強度と伸びが両立する時効条件に最適化することで、Zr添加により伸びを5～6%向上させることができた。
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Research Products
(2 results)
