2019 Fiscal Year Annual Research Report
Design and microstructure control of aluminum based superalloys based on thermodynamic calculation
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17H03411
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
高田 尚記 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70432523)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | アルミニウム合金 / 金属間化合物 / 計算状態図 / 析出 / 高温強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現状，耐熱性アルミニウム（Al）合金に分類される2618合金（Al-2.3Cu-1.6Mg-1.1Fe-1.0Ni (wt%)）は，自動車用エンジンのターボチャージャにおける圧縮機内部の金属製羽根車（インペラ）に使用されている．2618合金の適応限界温度は160～180℃であり，エンジン高効率化には圧縮機内部の高温・高圧化による圧縮比向上の観点から，高温強度の向上が要求される．
本研究では，200℃以上の耐用温度を実現するAl鍛造合金の開発を目指し，ニッケル（Ni）基超合金（代表的な耐熱材料）の優れた高温強度を実現する組織形態の着想を基に，体積率10%以上の金属間化合物相により強化されるAl基超合金の設計を試みた．実用の観点から汎用元素であるMg，Znに着目し，熱力学データベースを利用した計算状態図（熱力学計算）を基に新たな合金（Al-5Mg-3.5Zn (at.%)）を設計した．設計合金は微細析出形態を有する安定な金属間化合物相であるAl6Mg11Zn11-T相により強化される．200℃にて予時効を施した設計合金は，150℃から200℃の温度域で高い%耐力を示す．特に，インペラ部材使用想定温度に相当する200℃における本合金の耐力（約260 MPa）は，現状インペラに適用されている2618合金や同じ成分系の高強度材である7075合金を凌ぐことを実証した．また，本合金は比較的良好な室温靭性を示す．本合金の大型試作品（大型の鋳造ビレット）を作製し，400℃以上の高温において良好な成形性（押し出しによる加工性）を有することも実証した．以上の結果から，本設計合金は新たなインペラ用の部材として有望である．
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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