2023 Fiscal Year Research-status Report
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22K04670
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
松下 正史 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (90432799)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯久保 智 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (40414594)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | マグネシウム合金 / Ti / 高温高圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
◇微細な二相組織を持つ合金の作製と機械特性の解明
Mg85Zn6Y9合金は常圧では18R-type LPSO単相をとるが、3GPa以上で高温高圧処理するとD03/hcpの二相構造となる。本合金の高圧場での凝固組織は、5GPaでラメラ組織、10GPaでコア-シェル型の球晶、15GPaでデンドライトと変化していく。5GPaから10GPaへの変化は、圧力の増加によって拡散が抑制されたため、層状ラメラ組織が発達できずコア部では微細粒状組織が生まれ、その後、コラム状組織が発達したと解釈できる。一方、15GPaで凝固した試料には、デンドライトが発達しており、10GPaで凝固した試料より大きな結晶粒も散見された。拡散係数が10GPaよりも抑えられているにもかかわらず、このような結果生まれたのは、冷却過程にため込まれたひずみエネルギーをdriving forceに粒成長が促進されたと考えられる。これらの結果を論Journal of alloys and compoundsに発表した。
◇高圧・高温を用いたatomic mixingによる非混和系での新規構造の探索
常圧下ではMgの沸点がTiの融点よりも低いため、両元素が液相にはなる温度領域は存在しないが、圧力によってMgの沸点を大きく上昇させ、両元素を液相かし、急速凝固させた。昨年度に引き続き、愛媛大学での高温高圧処理実験、ならびにSPring-8のQST占有ビームラインで高温高圧その場XRDを実施したところ、ほぼTiからなるFCC相がTEMで観察できた。さらに分析を進めた結果、FCC相はTi5Si3の相と隣接している。Siは本合金に意図的に添加したものではないく、分析を進めた結果、高圧セルの部材の一部と試料が反応したと推測できた。そこで意図的にSiをTiに添加し高温高圧処理を行ったところ、TiベースのFCC相の形成が確認された。
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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
◇微細な二相組織を持つ合金の作製と機械特性の解明
愛媛大学の高圧合成装置を用いた合成実験と、研究分担者による九州大学のサーバーを利用した第一原理計算が相補的に進展しており、密接な連携のもと高圧での相分離についての理解が進んでおり、一報の論文が発表された。おおむね順調に進展しているといえる。
◇高圧・高温を用いたatomic mixingによる非混和系での新規構造の探索
TiベースのFCC相が発見され、この発見が混入したSiの影響によることを明らかにした。想定外のコンタミネーションに基づく結果であるが、興味深い発見であり順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
◇CANaPsの高圧相の探索
Mg98.6Zn0.4では CANaPs (Cluster-arranged nanoplates) のと呼ばれるLPSO中のZn-Y濃化層と同様のCAL（cluster arranged layer）がα-Mgと交互に積層したミルフィーユ構造が観察されている。本合金ではα-Mg過飽和固溶体からZnとYがhcpの(0001)に析出することでCANaPsが形成される。上記析出機構は鈴木効果によると研究者らは考えているが、本相が高圧下で形成するか否かを明らかにし、LPSO形成、非形成条件について明らかにすることを目指す。
◇高圧処理によるTi基FCC相の探索
Ti基の新しい相を発見した。Ti合金でのFCC相の作成を各種元素で実施する。
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