2019 Fiscal Year Research-status Report
二元共晶合金でのスフェルライト構造の探索と力学特性発現のメカニズムの解明
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19K04987
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
松下 正史 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (90432799)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯久保 智 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (40414594)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | マグネシウム合金 / アルミニウム合金 / 共晶 / 長周期超格子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) Mg-Zn-Y系への圧力印加によるfcc/hcp二相組織の形成：Mg85Zn6Y9は常圧下では長周期積層構造（long period stacking ordered structure: LPSO）を取る。事前の回収実験では、5GPa以上の高圧下での凝固によってfcc/hcpに二相ラメラ組織が形成されることが明らかであった。そこで、SPring-8での放射光XRDを利用したその場観察実験を実施した。昇温に伴い530℃以上でLPSOが崩壊し、fcc/hcpの二相共存状態が形成され、850℃まで存在する。fcc/hcp相はそれ以上の温度では、液相となる。高圧・高温場からの回収では、700℃からの回収試料は元のLPSOの粒界をドメインとするラメラ組織を有するのに対し、1000℃からの回収試料では、丸いセル状のドメインのなかにコラム状の組織が形成される。700℃からの回収試料のラメラ組織がLPSOからの固相-固相相転移によるものに対し、1000℃からの回収試料の組織が液相からの凝固組織であり、その形態から共晶状態であると考えられる。本状態の変化について第一原理計算に基づいた検証を実施している。
(2) Mg-M-Yb系の析出相中の共晶組織と結晶構造：Mg97Cu1Yb2合金を600℃から水中に急冷することで、析出物中にhcpと新奇な長周期超格子(long period superlattice:LPSL)からなる相が共晶することを明らかにした。両相はc軸を共有するセミコヒーレント状態にある。本結果を論文誌（journal of alloys and compounds)に提出し、現在、in pressの状態である。
(3) Al-Si共晶系への圧力効果：Al-Si共晶系への圧力効果を調査し、共晶組成が大きくずれることを把握しており、圧力依存性を詳細に研究中である。
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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
SPring-8のマシンタイムも順調に取得し、予定した実験も成功させている。論文執筆においても上記「(2) Mg-Cu-Yb系の析出相中の共晶組織と結晶構造」についての論文が最近JALCOMに採択されており、順調の考えている。(1)のMg-Zn-Y系への圧力効果についても2020年中に組織と強度を関連付けた論文発表を予定している。また、本研究の学会発表により、大学院生（山内大輝）が中国四国支部軽金属学会優秀講演賞を受賞している。
高圧場を利用した回収実験についてはルーチン化しており、順調に進んでいる。Al-Si系についてもデータの蓄積が進んでおり、予定通りの進捗状況である。共同研究者である飯久保准教授との各種計算科学的手法に基づく、構造相転移、組織形成、強度についての研究も進捗しており、本研究計画全体はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) Mg-Zn-Y系への圧力印加によるfcc/hcp二相組織の形成：強度とセル状組織の関連性を明らかにするための実験を実施中である。また、高圧場でのLPSOからfcc/hcpへの変化を明らかにすべくVASPを利用した計算科学的研究を進展させる。
(2) Mg-M-Yb系の析出相中の共晶組織と結晶構造：2019年度に本研究で発見されたLPSLによる強化について研究を進める。事前の研究により、Mg-Zn-Yb系では高圧場での凝固によってLPSLを発見している。本年は、常圧でのLPSL形成に取り組む。Mgに希土類(RE)を展開した系では、LPSOをはじめ、興味深い長周期相が多数発見されているが、高圧、常圧での熱処理技術を利用してREフリーの系で同種構造を探索することを試みる予定である。
(3)Al-Si共晶系への圧力効果：本研究については更なるデータ収集を行い、共晶組成の圧力依存性と高圧場によって形成される微細な共晶組織の特性についてのデータを収集する。
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| Causes of Carryover |
物品のわずかな見積額の変化によるものであり、研究計画の変更や見直しに伴うものではない。
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