2014 Fiscal Year Research-status Report
複相マグネシウム合金のヘテロ構造形成過程と力学特性発現機構の解明
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26420020
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
眞山 剛 熊本大学, 大学院先導機構, 准教授 (40333629)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 材料力学 / 連続体力学 / 計算力学 / 構造材料 / マグネシウム合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２６年度は加工による微視構造発展の調査と組織変化が力学特性に及ぼす影響を実験的に評価すると共に，不均一組織形成を数値的に予測し，力学特性発現機構を検討するための解析手法の基礎を構築した．具体的な実施項目は以下のとおりである．
【加工による微細構造付与（実験･観察）】LPSO相の体積分率が異なるMg-Zn-Y系合金を鋳造法により作成し，LPSO体積分率および変形温度を系統的に変化させて微細構造を付与した．
【力学特性の評価（実験）】鋳造材および加工材の材料試験を行い，引張り挙動，圧縮挙動，繰返し負荷挙動および除荷過程の非線形挙動について評価した．圧縮挙動については室温挙動に加えて高温挙動についても調査した．これらの結果から，鋳造材の加工硬化挙動や除荷時の非線形挙動は強化相の体積分率のみに依存するのではなく，二相材となることの効果も有することがわかった．
【組織の定量的評価（観察）】初期および変形後の微細組織を光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いて評価し，単相および二相材の組織を定量的に評価する手法について検討した．具体的には，変形機構を考慮した平均有効長さを観察結果から得るものであり，上記力学特性の評価により得られた硬化係数や擬弾性挙動との関連性についても検討した．
【単相材解析（数値解析）】結晶塑性有限要素法を用いて加工解析を行うため，解析手法に複相マグネシウム合金を表現する材料モデルを導入すると共に予備解析を実施し，単相材の材料定数を同定した．
【二相材解析（数値解析）】微細構造の観察結果に基づき数値解析のための二相材モデルを作成し，単相材解析で得られた材料定数を各相に適用した二相材の変形解析を行った．その結果，二相材の変形挙動が各単相挙動の単純な複合則としては表現し得ないことが示唆されると共に，鋳造材においては平均有効長さを考慮することが有用であることがわかった．
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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
当初計画では押出加工を予負荷として主に用いる予定であったが，変形に伴う微細組織形成をより定量的に評価するため，鋳造材からの変化を主な対象として微細組織発展と力学特性の関係について検討した．また，熱処理による微細構造付与については当初計画で想定していた変化が見られなかったことから，平成２７年度に加工後の焼鈍しに焦点を絞り実験を実施することにした．微細構造評価については，当初計画のとおり具体的な評価手法を考案し，複相マグネシウム合金に適用した．数値解析手法の構築は当初の予定以上に順調に進んでおり，単相鋳造材の材料定数の同定と二相材モデルの作成，および単相パラメータを用いた二相材の変形解析を実施することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度に実施予定であった当初計画の内容に加えて，平成２６年度に十分な成果が得られなかった熱処理に関する実験を継続して行う．さらに，高温試験の実施環境が当初計画時よりも整備されたため，その装置を活用した実験の追加も予定している．具体的には，当初は材料試験として300℃程度が高温側の限界であったが，500℃程度までの材料試験が実施可能となる見込みであるため，マグネシウム合金の塑性加工時と同様の状況を材料試験により実施することを計画している．
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| Causes of Carryover |
試料準備とサンプル形状調整に関して効率的な実験方法へと改善した結果，当初は必要と想定していた消耗品の使用量が予想よりも少なくて済んだため，消耗品の購入量を減らすことにより残った額を次年度に繰り越すことにした．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は，当初計画では予定に無かった商用マグネシウムを用いた実験を追加して行うために使用する．この結果，複相マグネシウム合金のヘテロ構造形成とその効果に関する理解がより深まるものと考えている．
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