2021 Fiscal Year Annual Research Report
アルミニウム合金の時効処理による強度と剛性の同時強化
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19K15320
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
岩岡 秀明 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (90751496)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アルミニウム / 剛性 / 時効処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度の研究ではAl-Li-Sc合金に二段時効処理を行うことで、Al3Sc微細粒子の周りをAl3Liが囲むようなCore/Shell構造を持つ析出物が形成され、それに伴い硬さとヤング率が向上することを明らかとした。しかし、時効処理中のヤング率の変化には析出物形成に伴う溶質原子の固溶量の減少と形成する析出物量の増加が寄与していると考えられ、それぞれの寄与の割合については、この測定からは明らかではない。
特に固溶したLi原子はアルミニウムのヤング率を向上させることが報告されているが、時効処理中に固溶Li原子が析出物形成に使われたにも関わらず、Al-Li-Sc合金のヤング率は向上したことから、析出物形成のヤング率向上への寄与は大きいことが示唆される。そこで、それぞれのヤング率向上への寄与を明らかとするため、純アルミニウムと溶体化処理をしたAl-Li合金のヤング率を比較することで、Li原子が固溶することでヤング率がどのぐらい増加するのかを調査した。ただし、ヤング率は方位依存性を持つため、方位分布の異なる多結晶材のヤング率で比較した場合、公平に比較できないことが予想される。そこで、EBSD測定であらかじめ面方位を測定した結晶粒に対して、ナノインデンテーションにより同じ面方位のヤング率の測定を行い、両者の比較を行った。
(110)に近い面方位の結晶粒の測定を行ったところ、Al-Li-Sc合金では純アルミニウムよりも10 GPa程度高いヤング率が得られ、Li原子の固溶によるヤング率の増加量は非常に大きいことが分かった。また、時効処理によりAl-Li-Sc合金のヤング率が向上していることから、Al3ScとAl3LiのCore/Shell構造を持つ析出物の形成によるヤング率の増加量はさらに大きいことが示唆された。
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