2021 Fiscal Year Annual Research Report
Modified design for aluminum-based superalloys for improvement of creep rupture life at elevated temperatures above 200 degrees C
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20H02462
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
高田 尚記 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70432523)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アルミニウム合金 / 析出 / 計算状態図 / 合金設計 / 熱処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Al-Zn-Mg-Cu-Ni５元系改良合金設計に資する本５元系の熱力学データベースの構築を実施した．実験的には，T-Al6Mg11Zn11相強化型であるAl-5Mg-3.5Zn (at.%) を基本組成とし，4Ni，3Ni-1Cu, 2Ni-2Cu, 3Ni-1Cu, 4Cuと添加した５元系合金を，高周波溶解炉を用いて作製した。それらの合金に，溶体化処理温度に対応する４８０℃において２４０時間保持を行い，それらの構成相（平衡相）の同定を行った。また，構成相のEDSを用いた元素分析を行い，各相におけるCu及びNi元素の分配係数を求めた。これらの溶体化処理材に時効処理温度に対応する３００℃において長時間保持を行い，３００℃における平衡相の同定も行った。以上の実験結果を基にα-Al母相とT相の２相域及びAl3(Cu,Ni)2相を含む相領域を再現するように，T相や他の構成相の熱力学パラメータを調整した。実験的に同定したAl-Zn-Mg-Cu-Ni５元系の相領域を再現した熱力学データベースを用いて，状態図計算を行い，Al-3.5Zn-5Mg-2Cu-2Ni(at%)５元系改良合金を設計した．改良設計した５元系合金を実際に作製し，その２００℃及び３００℃の時効析出挙動を調べた．本改良設計合金は，２００℃/１０５MPaの条件にて，基本合金の１０倍以上のクリープ破断寿命を示すことを明らかにした。また，改良設計合金の強度と変形機構の解明を試みる「SEM内その場観察引張試験機」を導入し，本試験機を用いた実験方法を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
２年目終了時において，２００℃における高強度・クリープ高寿命を持つ改良合金の設計（Al-5Mg-3.5Zn-2Cu-2Ni５元系合金）が創製することができた。（当初の研究目的を達成した）
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| Strategy for Future Research Activity |
更なる高強度化・クリープ長寿命化を目指し，Al中の拡散速度が低く，比較的多く固溶できるTiを微量添加した改良設計合金（Al-5Mg-3.5Zn-2Cu-2Ni５元系合金）を作製する．本合金の２００℃及び３００℃における析出挙動を調査し，析出相及びそれらの成長挙動に及ぼす微量Ti元素（母相に固溶する）の影響を解明する．また，２００℃におけるクリープ破断寿命に及ぼす微量Ti元素の影響も併せて調査する．
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