Fabrication of electrodeposited Al alloys with high strength and high ductility by controlling ion adsorption behavior and crystal growth mode

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05101
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: Takigawa Yorinobu 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70382231)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 電解析出法 / アルミニウム合金 / 延性 / 結晶成長モード / イオン吸着 / 脆化元素低減

Outline of Final Research Achievements

Fabrication of electrodeposited bulk nanocrystalline Al alloys with high strength and ductility from a dimethylsulfone bath was conducted. At first, we developed fabrication process decreasing sulfur and chlorine contents which are the embrittle elements in Al and controlling surface roughness. Next, we chose Cu, Fe, Mn and Zr for grain refinement and solid solution strengthening of Al form first principles calculations, and we clarified the effect of alloying elements on strength, surface roughness and growth mode. Moreover, we clarified the relationship between crystal growth mode and ductility, and we proposed Al-Zr-Fe alloys with good balance of tensile strength and ductility.

Free Research Field

材料プロセス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アルミニウムの電解析出法は、大量の電力消費を必要とする現在のアルミニウム製錬法に替わるアルミニウム製造プロセスとして期待されている。これに加え、高強度・高延性バルクナノ結晶アルミニウム合金作製は、単なる製錬法ではなく、製錬と同時に溶解、鋳造、加工熱処理法といった素形材化プロセスを用いずに液相から直接素形材を製造する低コスト・低環境負荷プロセスの構築に繋がるものである。このような技術は、新たな構造材料作製プロセスとして、学術的にも工業的にも開発意義の大きいものである。