2022 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on corrosion and stress corrosion cracking of Mg alloys designed by heterogeneous microstructure control
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21H01673
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
山崎 倫昭 熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 教授 (50343885)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
眞山 剛 熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 准教授 (40333629)
井上 晋一 熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 助教 (30792585)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | マグネシウム合金 / 長周期積層構造 / 腐食防食 / 分極曲線 / アコースティックエミッション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，不均一組織制御を施した高強度Mg合金展伸材の腐食および応力腐食割れ（SCC）挙動の本質的解明を目指すとともに、耐SCC合金設計指針を確立することを目的とする。目的達成のために、まずはMg-Al、Mg-Zn、Mg-REといったMgにおける主要添加元素との固溶体型合金を対象とした研究を基礎としつつ、α-Mg母相がアノードサイトとなる二相合金等を研究対象として、Mg合金の静的腐食挙動を電気化学的不均一性の観点から系統的に解明する。その後、研究対象を二相合金の展伸材へ拡大し、塑性加工によって導入される幾何学的不均一性が腐食およびSCC挙動に及ぼす影響を解明する。最終的には、合金成分および化合物相形成に由来する腐食の抑制に寄与する電気化学的パラメータおよびSCC抑制に寄与する幾何学的パラメータを明らかにし、マルチモーダル微細組織制御による耐SCC合金設計指針を得る。
2022年度は、前年度に引き続き、Mg-Al二元系合金（Mg-3 wt%Al、Mg-9Al、Mg-15Al）とLPSO相を有するMg-2 at%Y-1 at%Zn合金を対象として研究を実施し、それらの腐食挙動を調査した。結果として、（１）α/β二相型Mg-Al二元系鋳造合金のアノード分極中のアコースティックエミッション（AE）測定実施することで、水素発生、皮膜の微視的破壊、巨視的破壊に対応するAE波のクラスタを特徴付けするに至った。（２）α/LPSO二相型Mg-Y-Zn合金押出材においては、Al添加により不働態化能が高まりアノード反応を抑制しうること、この効果はアノード溶解速度に影響を及ぼしていた腐食溶液に露出した結晶面の面内原子密度に影響を受けるがないことを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1) アコースティックエミッション（AE）法により取得したAE波に、新しいクラスタ解析法であるAdaptive Sequential k-means（ASK）法を適用することで、機械学習的なクラスタの特徴付けが可能となり、腐食挙動の素過程に関する議論を深めることが可能となった。
(2) 不均一組織を有するMg-Zn-Y合金押出材の腐食挙動に及ぼす幾何学的不均一性の影響を明確にし、腐食溶液に露出した結晶面の面内原子密度とアノード溶解量に相関があることを明確にした。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き、Mg-Al系およびMg-Zn-RE系の単相固溶体および二相モデル合金を対象として、NaCl水溶液を基本とした各種塩水溶液環境での腐食挙動を下記２つの項目をおいて調査していく。
実施項目 1）単相固溶体合金および二相合金の腐食挙動調査：二相合金に焦点を絞り、各種塩水浸漬時の金属イオン溶出速度の経時変化を明らかにするとともに、皮膜の形成と破壊について電気化学測定とAE測定を組み合わせて調査する。この際、溶質元素濃度を低減させることで、擬似単相的腐食挙動を示す第二相の体積分率、粒径といった合金組織パラメータの閾値を明らかにしていく。
実施項目 2）単相固溶体合金および二相合金の展伸材の腐食・SCC挙動調査：低歪み速度引張（SSRT）試験中の試料内部における亀裂発生を感知するためにAE測定法および直流通電電圧測定（DCPD）法を同時実施するその場測定技術の開発を継続する。
上述の研究実施計画のもと、展伸材の静的・動的腐食挙動について調査することで、合金成分および化合物相形成に由来する腐食の抑制に寄与する電気化学的パラメータおよびSCC抑制に寄与する幾何学的パラメータを明確にし、マルチモーダル微細組織制御による耐食マグネシウム合金設計指針を得たい。
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