2023 Fiscal Year Research-status Report
Suppression of hydrogen embrittlement in aluminum alloys by microstructural grading
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21K14441
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| Research Institution | Niihama National College of Technology |
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Principal Investigator |
真中 俊明 新居浜工業高等専門学校, 環境材料工学科, 准教授 (60805068)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | アルミニウム合金 / 表面組織制御 / 水素脆化 / 表面強加工 / 析出組織 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Al-Zn-Mg系合金は時効硬化により高強度が得られるが、ピーク時効の状態では環境から侵入した水素による水素脆化感受性が高いことが問題となっている。本研究では水素が侵入する表面近傍の組織制御によって、高強度と高耐水素脆化特性の両立を試みている。2023年度は前年に用いたAl-Zn-Mg3元合金よりも溶質元素量が多く高強度化が期待されるAl-Zn-Mg-Cu系合金に対して、表面すべり摩擦処理（SFT）とその後の時効処理を適用し、断面組織観察、断面硬さ測定、低ひずみ速度引張試験による水素脆化感受性の評価を行った。SFTにおいては、荷重、スライド回数、スライド速度をパラメータとして、複数の加工条件を設定して、断面組織観察や硬さ測定を実施して適切な加工条件を選定した。その結果として、湿潤大気中での低ひずみ速度引張試験による水素脆化感受性の評価において、従来の過時効処理よりも高強度でピーク強度に迫る高強度を示しつつ、水素脆化が抑制される条件を見出すことができた。破面観察を行うと、SFTを施した表面では水素脆化による粒界亀裂は発生していないことが確認された。高強度と耐水素脆化特性の両立が達成できた要因を検討するために粒界近傍組織の観察をFE-SEMを用いて反射電子線像観察により行った。SFT後に時効処理を施した試料では表面近傍で結晶粒の微細化と析出物の不連続化が生じていると推察されたが、形成された組織が微細なため、透過型電子顕微鏡を用いた観察と比較検討する必要がある。
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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
2023年度は前年に用いたAl-Zn-Mg3元合金よりも溶質元素量が多く高強度化が期待されるAl-Zn-Mg-Cu系合金に対して、表面すべり摩擦処理（SFT）とその後の時効処理を適用し、断面組織観察、断面硬さ測定、低ひずみ速度引張試験による水素脆化感受性の評価を行った。SFTにおいては、荷重、スライド回数、スライド速度をパラメータとして、複数の加工条件を設定して、断面組織観察や硬さ測定を実施して適切な加工条件を選定した。その結果として、従来の過時効処理よりも高強度を示しつつ、水素脆化が抑制される条件を見出すことができた。その加工条件で形成された組織をイオンミリングによる鏡面仕上げ後にFE-SEMを用いて反射電子像観察を行い、粒界上析出物の分布状態観察を行った。これまでに得られた成果は学会にて発表したほか、1報論文投稿中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は強度と耐水素脆化特性の両立が達成できた要因を考察するために、水素挙動解析や粒界近傍組織の詳細な観察を行う。前者は昇温脱離分析法を用いて、微細組織を変化させたことで水素のトラップ状態が変化したのかを検討する。後者については外部機関にて試料断面における透過型電子顕微鏡観察を計画している。それらの結果をまとめて、学会発表および論文投稿につなげる。
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| Causes of Carryover |
研究計画の申請時点では実験の消耗品が多く必要となることを想定していたが、想定よりも実験条件の最適化が早期に達成されたために、物品費の支出が抑えられた。残額については外部機関での透過型電子顕微鏡観察を計画しているため、装置の使用料金にあてることや国際会議での成果発表に使用することとしたい。
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