2010 Fiscal Year Annual Research Report
高精度衝撃変形応答解析に基づくマグネシウム合金のマイクロクラック形成機構解明
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21360347
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
向井 敏司 神戸大学, 工学研究科, 教授 (40254429)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
染川 英俊 独立行政法人物質・材料研究機構, 元素戦略材料センター, 主任研究員 (50391222)
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| Keywords | マグネシウム合金 / 高速変形 / ひずみ速度依存性 / 非底面すべり変形 / 変形双晶 / せん断帯 / マイクロクラック / 溶質原子 |
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| Research Abstract |
マグネシウム合金のマイクロクラック形成機構を解明するという最終目標に向け、平成22年度は試験用押出材の作製および力学特性評価を実施した。また、初年度に設計した衝撃せん断試験に用いる治具を試作した。以下にその内容を示す。
1,材料創製および力学特性評価
マグネシウムに固溶元素としてアルミニウムならびにイットリウムを添加した二元合金を鋳造により試作した。溶体化した合金について押出試験を実施し、結晶粒径の異なる等軸結晶粒材を作製した。得られた押出材より、圧縮および引張試験片を作製し、ホプキンソン棒法衝撃試験機を用いて、一軸衝撃圧縮および引張試験を実施した。応力棒から検出される応力波形(入力波、出力波、反射波の3種類)を積算することにより、公称応力-公称ひずみ-公称ひずみ速度関係を算出した。Mg-Al二元合金め粗大結晶粒材では、その引張降伏応力は圧縮降伏応力の2倍近い値となり、降伏非対称性が顕著であることを確認した。また、降伏応力比は結晶粒径の微細化にともなって、差異が縮小する傾向を示した。他方、Mg-Y二元合金では粗大結晶粒材であっても、圧縮/引張の降伏応力比が1に近い値となり、降伏非対称性が解消されることがわかった。なお、衝撃試験時の変形挙動を高速度撮影した結果、両合金ともに破断前までは一様変形することを確認した。
2.変形組織解析
変形途中で荷重を除荷し、塑性ひずみを付与した試験片縦断面をSEM/EBSDにより観察した。所定のひずみを付与した変形組織を比較した結果、Mg-Y合金では変形双晶の体積率が低いことが確認された。また、TEMによる組織観察の結果、非底面a転位の存在が確認され、降伏非対称性の解消要因であることが推定された。
3.衝撃せん断試験機の試作
汎用陽解法・動解析プログラムであるABAQUS/Explicitを用いた計算結果を基に、衝撃せん断試験に用いる治具を試作した。高速試験の試行により、目的とするせん断変形を付与することが可能であることを確認した。
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