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2022 Fiscal Year Annual Research Report

圧力制御を取り入れた軽量超強度合金の創出

Research Project

Project/Area Number 19H00830
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

堀田 善治  九州工業大学, 大学院工学研究院, 特任教授 (20173643)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 河野 正道  九州大学, 工学研究院, 教授 (50311634)
エダラテイ カベー  九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 准教授 (60709608)
村山 光宏  九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (90354282)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords巨大ひずみ加工 / 結晶粒超微細化 / 時効析出 / 圧力因子 / アルミニウム合金 / 電気伝導率 / 熱伝導率
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、高圧下で溶体化処理した市販のアルミニウ合金(A2024)とAl-11.5%mass(5.2at%)Cu合金のマイクロ引張試験を実施した。マルチアンビルを利用した高圧印加での溶体化処理では、試料サイズが小さいが、Gaイオン照射を利用した集束イオンビーム加工によりミクロンオーダの微小引張試験片の作製が可能となった。引張試験片のゲージ部サイズは、長さ50 μm、幅20μmであり、試料厚さは事前の機械的研磨により15-20μmとした。これまでの実験によれば、6GPaのもと943Kで溶体化処理すれば添加したCuは全て固溶することを確認している。なお、マイクロ引張試験片作製に先立ち、HPT10回転加工したA2024合金は423Kで、Al-11.5%massCu合金は353Kでいずれもピーク時効を行った。マイクロ引張試験は、室温、大気中にて、2x10-3 s-1の初期ひずみ速度で行った。A2024合金では引張強度は1GPaを超えて高強度化できることが示された。一方、Al-11.5%massCu合金では、引張強度は1GPaに到達しなかったものの、全伸びの改善が見られた。引張強度および全伸びは、HPT加工した円盤状試料の中心から1mmの位置では、それぞれ735 MPa、12%となり、中心から0.7mmの位置では 706MPa、22%となった。Al-11.5%massCu合金で引張強度が1GPaに到達しなかった理由として、10回転のHPT加工でも中心からの距離が1mmあるいはそれ以下であったことから十分なひずみが導入されなかったためと解釈した。また、全伸びの改善は、マイクロ引張試験で均一な領域の設定ができたことがおもな理由として考えた。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Remarks

令和5年3月 日本金属学会フェロー(日本金属学会)

  • Research Products

    (36 results)

All 2023 2022

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 8 results) Presentation (28 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Benchmarking of Aluminum Alloys Processed by High-Pressure Torsion: Al-3% Mg Alloy for High-Energy Density Al-Air Batteries2023

    • Author(s)
      J. P. Rojas, J. E. Gonzalez-Hernandez, J. M. Cubero-Sesin, Z. Horita, and D. Gonzalez-Flores
    • Journal Title

      Energy & Fuels

      Volume: 37(6) Pages: 4632-4640

    • DOI

      10.1021/acs.energyfuels.2c03722

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Production of Ultrafine-Grained Aluminum Alloys in Upsized Sheets Using Process of Incremental Feeding High-Pressure Sliding (IF-HPS)2023

    • Author(s)
      T. Komatsu, T. Masuda, Y. Tang, I. F. Mohamed, M. Yumoto, Y. Takizawa and Z. Horita
    • Journal Title

      Materials Transactions

      Volume: 64, 2 Pages: 436-442

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-LA2022032

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Compared microstructure and properties of an AlZnMgCu alloy processed by high pressure sliding and high-pressure torsion2023

    • Author(s)
      A. Duchaussoy, X. Sauvage, A. Deschamps, F. D. Geuser, G. Renou, Z. Horita
    • Journal Title

      Journal of Alloys and Compounds

      Volume: 942 Pages: 169060

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2023.169060

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Development of High-Strength AlCuMg Alloy by Combined Application of High- Pressure Torsion and Aging Treatment2023

    • Author(s)
      P. Ma, T. Masuda, S. Hirosawa, and Z. Horita
    • Journal Title

      Materials Transactions

      Volume: 64, 2 Pages: 514-521

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-LA2022049

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mechanical Properties and Microstructures of Highly Fe-Containing AlMgSi Alloys Processed by Severe Plastic Deformation under High Pressure2023

    • Author(s)
      Y. Tang, Y. Tomita, and Z. Horita
    • Journal Title

      Materials Transactions

      Volume: 64, 2 Pages: 448-457

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-LA2022054

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 高圧下での巨大ひずみ加工:大量素材の製造に向けて2022

    • Author(s)
      堀田 善治、唐 永鵬、増田 高大、瀧沢 陽一
    • Journal Title

      日本金属学会誌

      Volume: 86, 7 Pages: 107-120

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2022009

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Electrical conductivity characterized at varying strains in spiral cut high-pressure torsion discs2022

    • Author(s)
      E. Ramos, T. Masuda, Z. Horita, S. Mathaudhu
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 313 Pages: 131770

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2022.131770

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Al-Ti-Mg三元系における超伝導状態探索~機械学習による“探索指針の提案”と“超伝導組成の予測”~2022

    • Author(s)
      杢谷 成道、唐 永鵬、美藤 正樹、松本 要、村山 光宏、堀田 善治
    • Journal Title

      まてりあ

      Volume: 61, 12 Pages: 870-877

    • DOI

      10.2320/materia.61.870

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] In Situ Synchrotron X-ray Analysis for Allotropic Transformation of ZnO processed by SPD2023

    • Author(s)
      Zenji Horita
    • Organizer
      The 8th International Conference on Nanostructured Materials by Severe Plastic Deformation (NanoSPD8)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高圧巨大ひずみ加工に伴う同素変態挙動のその場解析2023

    • Author(s)
      堀田 善治
    • Organizer
      第51回Kyutech物性セミナー・応用物理学会特別講演会
  • [Presentation] Strengthening of pure Ti using allotropic transformation to ω phase2023

    • Author(s)
      Zenji Horita
    • Organizer
      Taiwan-Japan Advanced Light Metals, [Mg & Ti based] Workshop 2023
  • [Presentation] HPT and HPS processes for strengthening of Al-Mg-Si alloys containing high-impurities2023

    • Author(s)
      Yongpeng Tang, Yuto Tomida, and Zenji Horita
    • Organizer
      NanoSPD8
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Kink bands strengthening of LPSO Mg-Zn-Y alloys after processing by high-pressure sliding (HPS)2023

    • Author(s)
      Yongpeng Tang, Shinichi Inoue, Yoshihito Kawamura, Zenji Horita
    • Organizer
      TMS 2023 ANNUAL MEETING & EXHIBITION
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高圧ねじり加工されたハイエントロピー合金Hf21Nb25Ti15V15Zr24の超伝導特性2023

    • Author(s)
      西嵜 照和、川崎 佑太、末吉 哲郎、北川 二郎、石津 直樹、唐 永鵬、堀田 善治、加藤 勝、淡路 智、野島 勉、佐々木 孝彦
    • Organizer
      日本物理学会2023年春季大会
  • [Presentation] 高圧下における溶体化処理を利用した時効硬化型アルミニウム合金の高強度化2022

    • Author(s)
      増田 高大、廣澤 渉一、堀田 善治、 新名 亨、入舩 徹男、肥後 祐司、 丹下 慶範、大石 泰生
    • Organizer
      第8回愛媛大学先進超高圧科学研究拠点(PRIUS) シンポジウム
  • [Presentation] Grain Size Effects and Mechanisms for Increased Antimicrobial Efficiency in Nanocrystalline Bulk Copper2022

    • Author(s)
      Evander Ramos, Isabella Bagdasarian, Yaqiong Li, Masuda Takahiro, Yoichi Takizawa, P. Alexander Greaney, Zenji Horita, Joshua Morgan, Suveen Mathaudhu
    • Organizer
      TMS 2022 Meeting and Exhibition
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高圧巨大ひずみ加工によるZnO相変態のその場解析2022

    • Author(s)
      堀田 善治、唐 永鵬
    • Organizer
      2021年度 九州工業大学 研究力強化事業 研究成果Online報告会
  • [Presentation] 巨大ひずみ加工よるBi2Te3の構造と熱電性能2022

    • Author(s)
      王 青、唐 永鵬、堀田 善治、飯久保 智
    • Organizer
      日本金属学会2022年春期(第170回)講演大会
  • [Presentation] 高圧スライド加工によるLPSO型Mg-Zn-Y合金の力学特性と組織2022

    • Author(s)
      唐 永鵬、井上 晋一、河村 能人、堀田 善治
    • Organizer
      第142回軽金属学会春期大会
  • [Presentation] 遂送高圧スライド(IF-HPS)加工による巨大ひずみ加工領域の大面積化2022

    • Author(s)
      堀田 善治
    • Organizer
      軽金属学会 高強度AI合金研究部会 第2回研究会
  • [Presentation] 高圧巨大ひずみ加工による金属・酸化物のその場解析2022

    • Author(s)
      堀田 善治
    • Organizer
      九州工業大学 研究力強化事業 第1回打ち合わせ会
  • [Presentation] In-situ observation of ultrafine-grained pure titanium by severe plastic deformation under high pressure2022

    • Author(s)
      Zenji Horita
    • Organizer
      International Materials Research Congress (IMRC)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Production of Ultrafine-Grained Aluminum Alloys in Upsized Sheets Using Process of Incremental Feeding High-Pressure Sliding (IF-HPS)2022

    • Author(s)
      Zenji Horita
    • Organizer
      The 18th International Conference on Aluminium Alloys (ICAA18)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Mechanical properties and microstructure of high Fe-containing Al-Mg-Si alloys processed by severe plastic deformation under high pressure2022

    • Author(s)
      Yongpeng Tang, Yuto Tomita and Zenji Horita
    • Organizer
      The 18th International Conference on Aluminium Alloys (ICAA18)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extra-strengthening through solution treatment under high pressure and subsequent high-pressure torsion2022

    • Author(s)
      Takahiro Masuda, Shoichi Hirosawa, Zenji Horita, Toru Shinmei, Tetsuo Irifune, Yuji Higo, Yoshinori Tange, Yasuo Ohishi
    • Organizer
      The 18th International Conference on Aluminium Alloys (ICAA18)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Superconducting States in Al Alloys Containing Ti and Mg through Prediction by Machine Learning and Process by High-Pressure Torsion2022

    • Author(s)
      Masaki Mito, Narimichi Mokutani, Yongpeng Tang, Kaname Matsumoto, Mitsuhiro Murayama, and Zenji Horita
    • Organizer
      The 18th International Conference on Aluminium Alloys (ICAA18)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高圧ねじり加工したNb3Snバルク超伝導体の磁場中超伝導特性2022

    • Author(s)
      西嵜 照和、川崎 佑太、末吉 哲郎、天瀬 洸太、内藤 智之、唐 永鵬、 堀田 善治、淡路 智、野島 勉、佐々木 孝彦
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [Presentation] 高温巨大ひずみ加工によるBi2Te3の構造と熱電性能2022

    • Author(s)
      王 青、唐 永鵬、堀田 善治、宮崎 康次、飯久保 智
    • Organizer
      日本金属学会2022年秋期(第171回)講演大会
  • [Presentation] Enhancing Mechanical Properties of AZ61 Mg Alloy by Severe Plastic Deformation under High Pressure2022

    • Author(s)
      Zenji Horita
    • Organizer
      Korea-Japan Joint Seminar Scientific research and technology application for Mg-based alloys and other light metals in South Korea and Japan
  • [Presentation] 巨大ひずみ加工による高強度アルミニウム合金の開発2022

    • Author(s)
      堀田 善治
    • Organizer
      軽金属学会 第143回秋期大会
    • Invited
  • [Presentation] 高圧巨大ひずみ加工を用いたアルミニウム合金の超高強度化2022

    • Author(s)
      増田 高大、Xavier Sauvage、廣澤 渉一、丹羽 侑希、峯 洋二、新名 亨、 入舩 徹男、堀田 善治
    • Organizer
      軽金属学会 第143回秋期大会
  • [Presentation] HPS加工を施した高強度Al-Mg合金の熱および電気伝導特性2022

    • Author(s)
      河野 正道、河原 朋美、増田 高大、唐 永鵬、堀田 善治
    • Organizer
      軽金属学会 第143回秋期大会
  • [Presentation] HPTおよびHPS加工による高不純物含有Al-Mg-Si合金の高強度化2022

    • Author(s)
      唐 永鵬、富田 雄人、堀田 善治
    • Organizer
      軽金属学会 第143回秋期大会
  • [Presentation] Microstructural development and strengthening of Ti-6Al-7Nb alloy by severe plastic deformation2022

    • Author(s)
      Maki Ashida, Peng Chen, Yoichi Takizawa, Manabu Yumoto, Akira Umise, Masaki Tahara, Hideki Hosoda, Zenji Horita, Takao Hanawa
    • Organizer
      The 7th International Symposium on Biomedical Engineering (ISBE2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 機械学習が先導するAl-Mg-Ti三元系の高圧ねじり加工法による超伝導探索2022

    • Author(s)
      杢谷 成道、美藤 正樹、松本 要、唐 永鵬、村山 光宏、堀田 善治
    • Organizer
      第63回高圧討論会
  • [Presentation] 高圧巨大ひずみ加工による金属・酸化物のその場解析2022

    • Author(s)
      堀田 善治
    • Organizer
      九州工業大学 研究力強化事業 第2回打ち合わせ会

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Published: 2023-12-25  

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