2011 Fiscal Year Research-status Report

巨大ひずみ加工中に生ずるナノ析出物の加工誘起溶解反応機構の解明

Research Project

Project/Area Number	23560833
Research Institution	University of Hyogo
Principal Investigator	足立大樹兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (00335192)
Project Period (FY)	2011-04-28 – 2014-03-31
Keywords	巨大ひずみ加工 / 析出物の溶解 / 結晶粒微細化
Research Abstract	巨大ひずみ加工中に析出物が溶解することが知られているが、そのメカニズムは詳しく調べられていない。本研究では様々なサイズのη’準安定相を析出させたAl-Zn-Mg合金に巨大ひずみ加工の一つであるHPT加工を施し、η’準安定相の溶解挙動を調べることによって、溶解メカニズムを調べることを試みた。　Al-Zn-Mg合金に120℃で時効を施し、時効時間を変えることによって様々なサイズのη’準安定相を析出させた。析出相が小さい亜時効材では、転位は析出相を切断する切断機構が働き、析出相が大きい過時効材では、析出相周りに転位ループを残すオロワン機構が働くことが知られている。巨大ひずみ加工中に転位が析出物を切断することによって、析出相の表面積が増加し、界面エネルギーが増加することによって析出物が溶解するのであれば、オロワン機構が働く過時効材では巨大ひずみ加工中にη’準安定相は溶解しないと予想された。小角散乱測定の結果、確かに、亜時効材中に析出していたサイズの小さいη’準安定相は小さいひずみによって溶解したが、過時効材中に析出していたサイズの大きいη’準安定相もひずみ量の増加に伴い、徐々に溶解することが明らかとなった。また、HPT加工に伴うひずみ量の増加に伴い結晶粒は微細化するが、η’準安定相が析出している時効材よりも、η’準安定相が析出していない未時効材の方が小さいひずみ量によって微細化されることが明らかとなった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究は巨大ひずみ加工中の析出物の溶解が何に起因して生じるのかを明らかにすることを目的としており、特徴の異なる析出物を析出させたアルミニウム合金に巨大ひずみ加工を施すことにより、その原因を明らかにするものである。H23年度は、母相と整合であるが、規則相でないη’相を様々なサイズで析出させた後に巨大ひずみ加工を加え、溶解挙動を調べた。その結果、転位による切断が生じない筈である大きな析出物においても溶解が生じることが明らかになった。よって、転位による析出物の切断が溶解挙動の原因では必ずしもないことを明らかにすることが出来、他の要因に絞る事が出来た。よって、来年度以降、例えば、母相と整合でなく、規則相でもないSiGe相との溶解挙動と比較することによって、巨大ひずみ加工中の母相/析出物間の整合度の喪失が溶解挙動の原因となりうるかを検証することが出来る。
Strategy for Future Research Activity	η’準安定相が析出したAl-Zn-Mg合金にHPT加工を加えることによって、η’準安定相のサイズに関わらずHPT加工中に溶解することが明らかになったが、どの程度のひずみ量によって、どの程度溶解するのか、また、析出物のサイズによって溶解速度がどの程度異なるのかといった定量的な知見は未だ得られていない。よって、小角散乱測定結果を詳細に解析することによって、定量的な知見を得ることを試みる。また、η’準安定相と同様に母相と整合であるが、規則相であるAl3Sc析出相、および、母相と非整合で、規則相でないSiGe析出相のHPT加工中における溶解挙動を調べ、η’準安定相の溶解挙動と比較することにより、析出相の性質が溶解挙動に与える影響を調査する。
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	次年度はAl-Zn-Mg合金、Al-Sc合金、Al-Si-Ge合金における時効硬化挙動と、HPT加工に伴う結晶粒微細化挙動と、析出相溶解挙動を調べるため、試料準備用の研磨用消耗品が必要である。また、HPT結晶粒微細化挙動を調べるため、FE-SEM/EBSD観察が必要となり、消耗品である電子銃フィラメントの購入が必要である。また、巨大ひずみ加工は京都大学および九州大学にて行うため、国内出張旅費が必要である。また、5月に行われる軽金属学会をはじめとして成果報告を行うため、国内出張旅費および学会参加費が必要である。