高時間分解能In-situ XRD測定系構築による高温変形中の微細組織変化の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05063
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 足立 大樹 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (00335192)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 高温変形 / In-situ測定 / 転位密度

Outline of Annual Research Achievements

高温変形中の弾塑性変形挙動を明らかにするため、SPring-8放射光において高温ガスフロー加熱による試料加熱を行いながら引張変形中のIn-situ XRD測定系を確立し、純アルミニウムおよびAl-Cu合金を対象として実験を行った。試験温度は室温から300℃において行った。純アルミニウムにおいて、試験温度が250℃を超えると転位増殖開始応力が大きく低下することが明らかとなったが、降伏応力は温度上昇とともに徐々に低下したものの、大きな低下は見られなった。また、変形中の転位密度も温度上昇とともに徐々に低下したものの、大きな低下は見られなかった。一方、Al-Cu合金においては、温度上昇によって転位増殖開始応力は徐々に低下したものの、純アルミニウムほど大きな低下は見られず、低下量もCu添加量の増加とともに減少した。また、変形中の転位密度は純アルミニウムと同様、温度上昇とともに徐々に低下したものの、大きな低下は見られなかったが、Cu添加量の増加によって変形中の転位密度も増加した。
時効処理によりナノスケール析出物を分散させたAl-Cu合金についても同様に試験を行い、析出物のサイズが高温変形時における弾塑性変形挙動や転位密度変化に与える影響についても調査を行った。亜時効条件においては、転位密度の1/2乗に比例して塑性変形中の強度が増加することが明らかとなったが、ピーク時効～過時効条件においては転位密度の概ね1乗に比例して強度が増加し、変形メカニズムの違いがあることが示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

高温ガスフローによる加熱により、高温変形中In-situ XRD測定系を構築し、微細組織変化と高温変形挙動の関係を明らかにすることを進めてきた。その結果、純アルミニウム、Al-Cu固溶合金、Al-Cu析出強化合金において室温から300℃における変形中の転位密度変化を求め、強度との相関を明らかにすることができた。
この実験手法はアルミニウム合金以外の各種合金においても有効な手法であり、新規耐熱合金の開発に大きな寄与をすることが出来ると考えられるため。

Strategy for Future Research Activity

R2年度、R3年度の研究によって高温ガスフロー加熱による高温変形中のIn-situ XRD測定系を確立することが出来た。R4年度はこの測定系を用いて、Al-Fe合金をはじめとする各種Al合金において室温～573Kにおける高温変形中の転位密度変化や各相の弾塑性変形挙動を調査し、新規耐熱合金の開発にむけての基盤情報を系統的に調べる。
また、高温変形中の転位密度変化は、転位源からの増殖と動的回復による減少の二つの効果による結果であるため、Kockes-Mecking法などを利用することにより、これら二つの効果の分離を試みる。そして、合金元素添加や添加量変化、変形温度が転位源からの転位増殖に及ぼす影響と、動的回復に及ぼす影響を明らかにすることを試みる。