2021 Fiscal Year Annual Research Report
新規高温材料強化機構を利用した難燃性超軽量高強度耐熱マグネシウム合金の開発
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19K05054
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
寺田 芳弘 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (40250485)
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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 / 高温強度 / ラメラ組織 / 高分解能電子顕微鏡 / 転位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Mg-Ca二元系α-Mg/C14-Mg2Caナノラメラ合金について523-723 Kの温度領域にて時効熱処理を施し，高温における組織変化を計量形態学に基づき定量的に調査した。本ナノラメラ合金は573 K以下において形態安定であり，この結果は，本系合金を高温構造用材料として使用する場合，使用限界温度が573 Kであることを意味している。時効温度573 K以上において，時効時間の増加に伴い，ナノラメラ間隔は2乗則に従って増加し，ナノラメラ組織の粗大化の活性化エネルギーは112 kJ/molとなる。ナノラメラ組織の粗大化は，α-Mg相中におけるCaの相互拡散に律速していることが推論される。
Mg-Ca二元系α-Mg/C14-Mg2Caナノラメラ合金について引張試験を行うと，423 K以下の低温度領域では塑性変形は生じない。これに対し，473 K以上の高温度領域では塑性変形が生じ，ひずみ速度の低下に伴い塑性変形能は向上する。ナノラメラ合金について，473 Kにてクリープ試験を行うと，ラメラ間隔が小さいほど最小クリープ速度が低下する。α/C14界面は高温クリープ強度の向上に有効に作用し，クリープ強化因子とみなすことができることが明らかとなった。
Mg-Ca二元系α-Mg/C14-Mg2Caナノラメラ合金における，クリープの応力指数は6となり，クリープの活性化エネルギーは146 kJ/molとなる。クリープの活性化エネルギー値は，Mgの自己拡散の活性化エネルギーにほぼ等しいことから，本合金のクリープ変形機構は，上昇運動律速の転位クリープであるものと推察される。また，本合金における加速領域におけるクリープ速度の増加は，ラメラコロニー境界において粗大ラメラ組織が形成することにより生じることが明らかとなった。回復組織として粗大ラメラ組織が形成する合金系は，世界で初めて見出されたものと言える。
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