Development of ultrahigh strength light alloys through pressure control

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00830
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: Horita Zenji 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 Final Research Achievements

In this study, pressure was utilized to control microstructures of Al alloys for high strengthening. Solution treatment was first undertaken under high pressure to achieve supersaturation of excess solute atoms, and this supersaturation was shown to be consistent with the calculated equilibrium phase diagrams at the corresponding pressures. Thus, this supersaturation gave rise to more precipitation by subsequent aging treatment so that higher tensile strengths were attained with reasonable ductility. In addition, intense straining under high pressure successfully showed consolidation of Al and Mg powders in supersaturated states so that high strength with high ductility was attained. Measurements of thermal and electrical conductivities demonstrated that the Wiedemann-Franz law were valid in Al- based Mg alloys.

Free Research Field

材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、圧力印加のもとで溶体化処理や時効処理を実施することにより、計算科学で予測したように多量の溶質原子が固溶できた。また、従来のGPゾーンを分散析出できることを示し、微細結晶粒状態では加圧下でも両熱処理の速度を速めることができた。実用的には、１ GPaを超える超高強度・高延性のアルミニウム合金とすることができ、軽量高強度合金の開発指針を示すことができた。一方、溶解鋳造法では作製困難な合金系でも高圧巨大ひずみ加工で粉末固化が可能となり、たとえば、Al-Mg合金系で高強度・高延性化することができた。相変態が利用できないアルミニウム合金の高強度化に対して新たな設計指針を示すことができた。