2019 Fiscal Year Research-status Report
Exploring of ageing nature of materials at atomic scale
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18K18953
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
金子 賢治 九州大学, 工学研究院, 教授 (30336002)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 析出強化 / 透過型電子顕微鏡 / 時効 / アルミニウム合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
典型的な構造用材料である鉄鋼材料とアルミニウム合金材料の時効-析出解析を行った。
低炭素マルテンサイト鋼は目的に応じた熱処理を施し、機械的特性を調整することで、構造用材料として用いられている。 高温焼戻し処理では焼戻し時間とともに、硬さが減少することが知られている。一方で、低温焼戻し(373 K)処理では硬さが上昇することが報告されている。この硬さの上昇は母相に分散した微細な炭化物に起因しており、これまでにFe5C2(χ炭化物)やFe2C(η炭化物)などの存在が確認されている。しかしながら、焼戻しにおける炭化物の析出物過程については十分な知見が得られていない。このため、低温（373 K）焼戻し処理を施した際の組織変化を観察するため、TEM内その場加熱を行い、時間経過に伴う析出物の構造や分散状態を連続的に調査した。
また、Al-Mg-Si合金は、高い耐食性やベークハード特性に優れていることから、車のボディーパネルとして積極的に用いられており、Cuを添加する事により硬さが上昇することが知られている。また、Al-Mg-Si-Cu合金は時効温度の違いにより時効硬化挙動が異なり、時効温度が高温になるとより短時間で硬さが増加すると報告されている。しかし、時効温度の違いがAl-Mg-Si-Cu合金の微構造へ及ぼす影響を調査した報告はあまり多くない。そのため本研究では、Al-Mg-Si合金にCuを添加したAl-Mg-Si-Cu合金において、時効温度の違いがクラスターや析出物の分散状態や形状、種類にどのような影響を及ぼすかを調査することを目的とした。
更には、これらのクラスターや析出物を「その場で可視化」するための透過型電子顕微鏡用の加熱ホルダーの開発も平行して行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
鉄鋼材料にはその場加熱TEM法を用いて析出物の連続加熱観察を行い、微細な炭化物が析出していることを確認している。
また、Al-Mg-Si-Cu合金では高分解能透過型電子顕微鏡を用いて異なる時効条件、温度（443 Kと473 K）と時間（20 minと180 min）の4水準の時効処理条件を施し、原子分解能で微構造解析を行っている。時効材中の析出物の長さと数密度を計測・比較し、数密度の観点から443-180時効材中の析出物は473-180時効材中の析出物より転位の運動を妨げることにより強度が高くなること、析出物の長さの観点から473-180時効材中の析出物は443-180時効材中の析出物より転位の運動を妨げることにより強度が高くなることを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに高分解能透過型電子顕微鏡を用いて、異なる時効条件におけるアルミニウム合金材料中のクラスターや析出物を2次元的に高分解能で観察する事に成功している。今後は、これらをその場で把握することを目指す事を予定している。また、差筋、注目を浴びている鉄鋼材料中における炭素クラスターなどについても、時効処理をその場で施す等による可視化を目指す。
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Research Products
(2 results)
