2019 Fiscal Year Annual Research Report
Challenge of Ductilization in Hexagonal Magnesium Based on the Platoon Concept
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18K18945
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
辻 伸泰 京都大学, 工学研究科, 教授 (30263213)
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2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 六方晶 / 粒界 / プラストン / 延性 / 塑性変形 / 加工硬化 / 変形双晶 / 粒界すべり |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、結晶構造に異方性を有し、転位の活動すべり系（幾何学）が限定されるため延性に乏しい六方晶マグネシウムに対し、研究代表者等が最近提案した「プラストン」新概念のもと、バルクナノメタル化によって通常は活動しないすべり系や変形機構を活性化することで画期的な延性・加工性の向上をもたらし、それによりプラストンの学理構築を進めることである。
本研究では、純MgおよびMg-Zn-Zr-Ca合金に対して、HPT法による巨大ひずみ加工と焼鈍を施すことにより、数百nm～100μmの種々の平均粒径の完全再結晶組織を有する試料を作製することに成功した。得られた試料の室温引張試験を行い、強度と延性に関する系統的なデータを獲得した。Mg-Zn-Zr-Ca合金の場合、バルクナノメタル領域において強度と延性の両立が達成できた。一方純Mgの場合には、強度と延性が粒径の変化とともに複雑に変化するという結果が得られた。Mg合金の場合はバルクナノメタル化によって通常は活動しないc+a転位が粒界から発生し、a転位などと相互作用することによって加工硬化が増大して、高い強度と延性が両立できることが明らかとなった。純Mgの場合にはバルクナノメタル化によって、室温でも粒界すべりが発現することが初めて見出された。粒界すべりは軟化をもたらす現象であるが、室温で約60%におよぶ大きな引張延性をもたらした。粒界からの新しい変形モード（プラストン）の核生成に関する力学モデルを提案し、その粒径依存性を評価して、純マグネシウムにおける複雑な変形モードの変遷を説明することに成功した。すなわち、Mg合金および純Mgの両方において、変形挙動の粒径依存性をプラストン概念に基づいて定量的に説明し、高い強度と大きな延性をもたらすMgを実現する指針を示すことができた。
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