2019 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of precipitation behavior in magnesium casting alloys with fine particles dispersed by friction stir processing.
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18K14035
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
猿渡 直洋 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (50806023)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マグネシウム合金 / 時効析出 / 摩擦攪拌プロセス / メカニカルアロイング / ミクロ組織 / 機械的性質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，マグネシウム合金鋳造材における摩擦攪拌プロセスを用いた析出の促進ならびに難燃性や耐食性の向上を目的として，それぞれに効果的に機能する微細粒子の作製ならびに添加技術を開発し，熱処理の効率化ならびに材料特性の局所改善について検討を実施している．昨年度は微細粒子を均一分散させるための摩擦攪拌プロセス施工条件およびボールミリングを用いた微細粒子の作製手法について予備的な検討を実施した．本年度では，昨年度実施した予備検討の結果をもとに析出の促進効果を有すると期待される微細粒子を作製し，摩擦攪拌プロセスによりAM60マグネシウム合金バルク材中に分散させた際の時効析出挙動について実験的に検討を加えた．析出相の構成元素であるアルミニウムを13mass%含有するマグネシウム-アルミニウム微細粒子を摩擦攪拌プロセスによりAM60マグネシウム合金に分散させたところ，摩擦攪拌プロセス直後において，微細粒子を分散させずに摩擦攪拌プロセスのみを実施した場合と比較して著しい強度の向上が確認された．強度の向上についてミクロ組織的観点から検討したところ，結晶粒微細化やアルミニウム含有量の増大に関連した強化機構が働いたものと解釈された．一方，摩擦攪拌プロセス後に時効処理を実施したところ，明瞭な時効硬化挙動は確認されず，析出の促進効果は小さかった．この点に関しては現在検討中の部分は多いが，アルミニウム含有量が予想よりも低かったことや時効処理により析出する金属間化合物の形態が強度向上に寄与しない形態であったことなどが原因であると考えている．また，本年度では研究成果の一部をまとめて1件の口頭発表として報告を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度では予定した研究計画のうち，「摩擦攪拌プロセスを用いた析出の促進」についての検討を実施した．析出相の構成元素であるアルミニウムを多量に含有する微細粒子をAM60マグネシウム合金バルク材中に分散させることで，注目領域のアルミニウム濃度を高められることを確認できた．一方で，時効処理に伴う強度の増大量は当初予想よりも小さい結果であった．この点について調査をするべく，当初の実験計画を一部変更して原因究明にあたったため若干の進捗の遅れが生じている．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究を通じて，摩擦攪拌プロセスを利用して微細粒子をバルク材中に分散させる手法や，得られた試験片のミクロ組織および機械的性質の評価手法に関する基礎的な実験データを取得することができた．しかし，本年度において得られた検討結果から，析出相の構成元素であるアルミニウムを多量に含有する微細粒子を分散させただけでは時効処理に関連した強度の増大量が小さく，析出の促進効果は予想よりも軽微であることが明らかとなった．この点については解明を必要とする事項が残されているため，これまで実施してきたミクロ組織評価に加えて新たにX線回折や電子顕微鏡を利用した評価も追加的に実施し現象の解明に努める．くわえて今後は，AM60合金に対して添加する微細粒子の組成を様々に変化させた際の析出挙動や各種特性を評価する予定である．具体的には，更なる析出の促進効果の付与のために二相分離元素を含む微細粒子の分散や，カルシウムを含有した微細粒子を摩擦攪拌プロセスにより添加することで，後処理によるマグネシウム合金の難燃性向上の実現可能性およびその際の析出挙動について検討する．一方で，新型コロナウイルスに関連して実験設備の利用制限が生じるなど，計画に沿った研究遂行が困難な状況が懸念される．この点に関しては，これまで使用していた設備を変更するなどの対策を検討しつつ，極力当初計画に沿って研究が遂行できるよう努める予定である．また，これまでの成果をまとめて学会等での研究発表や学術誌への論文投稿を積極的に実施する予定である．
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| Causes of Carryover |
析出相の構成元素であるアルミニウムを多量に含有する微細粒子を摩擦攪拌プロセスにより分散させた場合，時効処理に伴う強度の増大量は予想よりも小さい結果であった．この点について調査をするべく実験計画を一部変更して原因究明にあたったため，摩擦攪拌接合装置や各種分析装置等の設備利用費用が予定よりも低減し次年度使用額が生じた．次年度においても当初計画通り実験を進めるため，繰り越した次年度使用額は当初予定通り摩擦攪拌接合装置や各種分析装置等の設備利用費用として使用する．また，新型コロナウイルスの影響により参加を予定していた学会の講演大会などが中止となり，旅費についても次年度使用額が生じた．これらについては，研究計画の遅れを取り戻すために，これまで自ら実施していた各種分析の一部を専門機関に委託する費用としての使用を検討している．
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