Formation of thermal barrier-type oxide film to achieve nonflammable Mg alloys

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04693
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: Inoue Shinichi 熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 助教 (30792585)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: マグネシウム合金 / 不燃性 / 高温酸化

Outline of Final Research Achievements

This study revealed the formation condition of a thermal barrier-type oxide film. When the inward diffusion of oxygen is suppressed, a thermal barrier-type oxide film forms on the surface of alloys. The addition of elements that diffuse outwards, suppression of oxygen diffusion along grain boundaries, and valence control are effective for the formation of this type of oxide film.
As a result, a thermal barrier Y2O3 film was formed by adding small amounts of elements such as Ca, Yb, Be, and Sr to the Mg-1Zn-2Y alloy (ignition temperature: 880°C), which forms a thermally grown Y2O3 film. The ignition temperatures of Mg-Zn-Y alloys were successfully increased to 1000-1050°C.

Free Research Field

材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究によって高い酸素遮断能を有するthermal barrier型酸化皮膜形成による不燃性の向上は、高温で容易に発火するMg合金の安全性を高め、航空機などの輸送機器への適用を促進するだけでなく、Mg合金の鋳造プロセスにおいても酸化物の溶湯汚染を防ぐことにつながると考えられる。このように本研究課題の成果は、不燃性Mg合金を設計する上で重要なthermal barrier型酸化皮膜の形成条件を解明という学術的意義やMg合金の社会実装の促進という社会的意義に資するものであると考えられる。