2017 Fiscal Year Research-status Report
粒界析出組織制御によるアルミニウム合金の信頼性の向上
| Project/Area Number |
17K06854
|
|---|
| Research Institution | Ibaraki University |
|---|
Principal Investigator |
伊藤 吾朗 茨城大学, 工学部, 教授 (80158758)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩本 知広 茨城大学, 工学部, 教授 (60311635)
倉本 繁 茨城大学, 工学部, 教授 (10292773)
小林 純也 茨城大学, 工学部, 助教 (20735104)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 7000系アルミニウム合金 / 析出強化 / 粒界析出 / 焼入れ / 応力腐食割れ / 水素脆化 / 無析出帯 / ひずみ誘起粒界移動 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
信頼性として、耐水素脆化特性を対象とした。まず、Al-5.7%Zn-2.4%Mg-1.4%Cu合金について、耐水素脆化特性に及ぼすステップ・クェンチ処理(SQ)の影響を調査した。200～300℃でSQを行った後人工時効した試料と、普通にT6処理(水焼入れ後人工時効)した試料について、温度25℃、相対湿度90%の湿潤大気中で、低ひずみ速度(1.39/Ms)で引張試験を行い、破断伸びにより耐水素脆化特性を評価した。その結果、 破断伸びは200℃SQ材がT6材よりも2倍ほど高くなった。試験後の破面は、T6材では水素侵入を生じる表面近傍で水素脆化に特有な平滑な粒界破面を、中心部で微細ディンプル形成型粒界破面を呈していたのに対して、SQ材では微細ディンプル形成型破面が全面を占めていた。すなわちSQ材では水素脆化が抑制されたと判断された。
一方、市販7075合金について、粒界に折れ曲がりを生じさせ、粒界面に垂直にはたらく引張応力成分を低減させ、粒界割れを抑制する試みも行った。粒界折れ曲がりを生じさせるために、溶体化処理前に軽度の塑性ひずみを導入し、ひずみ誘起粒界移動を利用することにした。まずひずみ誘起粒界移動の発生条件を見出すために、溶体化処理後の粒界形状に及ぼす溶体化処理前の冷間圧延率の影響を調査した。その結果、9～31%の圧延率のときにひずみ誘起粒界移動による粒界の折れ曲がりが生じたが、15%以上では結晶粒の粗大化も生じた。そこで無加工および11、 16、 23%の冷間加工材から引張試験片を切出し、T6処理を施し、上述と同様に低ひずみ速度で引張試験を行い、耐水素脆化特性を評価した。その結果、粒界折れ曲がりを生じかつ結晶粒粗大化が著しくなかった11%冷間圧延材は、無加工材に比べて有意に高い耐水素脆化性を示すことが分かった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
SQによる耐水素脆化特性改善の試みでは、研究実績の概要に記したように、目的通りに耐水素脆化特性の改善を確認している。しかし0.2%耐力がSQ材で、通常のT6材よりもわずかに低く計測された。また、粒界上の析出物がSQにより想定通り粗くなっているかどうかも確認できていない。
ひずみ誘起粒界移動を利用し、粒界に折れ曲がりを生じさせ、粒界面に垂直にはたらく引張応力成分を低減させ、粒界割れを抑制する試みについても、溶体化処理後の粒界の折れ曲がりを生じる冷間圧延率を把握した。そしてその中で低い圧延率の場合に通常材に比べて有意に高い耐水素脆化性を示すことを明らかにした。
以上の進捗状況は、およそ当初の想定範囲内であるので、「おおむね順調に進展している」と評価した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
SQによる耐水素脆化特性改善の試みでは、SQによる0.2%耐力(強度)の低下があるのかないのか、あるとすればその程度を精度良く明らかにする。また、SQにより想定通り粒界上析出組織が粗くなっていることをTEMやSEMの粒界破面観察により定量的に明確にする。
ひずみ誘起粒界移動を利用した粒界割れ抑制の試みでは、試験後の粒界破面率を測定し、粒界の折れ曲がりにより定量的にどの程度粒界割れが抑制されるかを明確にする。
|
| Causes of Carryover |
研究代表者が必要な物品をまとめて購入したところ、その額が予定を上回ったため、分担者が予算の執行を控えたが、それでも予算を超過する見込みとなったため、情報収集の目的で予定していた海外出張を、次年度に行うことにして控えた結果、逆に約16万円の次年度(平成30年度)使用額が発生した。平成30年度は、前年度控えた海外出張を行うことにより使用する予定である。約16万円では不足であるが、前年度購入した物品を平成30年度も使用可能なため、収支がバランスすると見込まれる。
|
