2021 Fiscal Year Annual Research Report
デュアル元素粒界偏析を活用したマグネシウム合金の高速変形能化
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19K05068
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
染川 英俊 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, グループリーダー (50391222)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 材料工学 / マグネシウム / 高速超塑性 / 粒界偏析 / 変形機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の推進方策に記載していたMg三元系合金押出材の定ひずみ速度試験を実施した。昨年度取得したジャンプ試験や内部摩擦試験と同じく、ひずみ速度感受性指数や破断伸び等の引張応答は、微量添加元素と密接な関係があることを確認した。TEM観察等によって取得した粒界様相を勘案すると、当該三元系合金の室温粒界すべりの促進/抑制（および塑性変形能）は、主添加元素ではなく、粒界に偏析する微量添加元素に影響を受けることを究明した。塑性変形応答に対する粒界偏析元素の効果や役割は、微細結晶粒からなる二元系合金展伸材の結果と極めて類似し、元素機能の理解に資する知見である。
また、微細結晶粒Mgおよび三元系合金の室温引張破壊メカニズムについて調査した。CT計測およびSEM破面観察より、室温巨大延性を呈した各試料は、延性破面を示すとともに、破断部近傍では粒界すべりに起因したキャビティ（=空孔）が数多く存在した。試験温度が室温であるため、遅い拡散速度下でありながら、これらのキャビティはひずみ付与量の増大とともに合体、成長し、高密度化することを確認した。本室温キャビティ成長機構は塑性支配型の成長モデルに従い、通常（高温・低ひずみ速度）の超塑性変形時に生じるキャビティ様相と合致することは興味深い。
他方、計算科学を援用し、主元素と第二元素添加にともなう粒界近傍のエネルギー変化を評価した。第二添加元素の最安定配置位置は元素種によって変化するが、第二元素の添加は偏析エネルギーを低下させ、更なる安定化作用があることを確認した。本合金系では、第二添加元素が主添加元素よりも偏析しやすいことを示唆し、添加元素選択に有用な知見といえる。
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