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Improvement of reliability of aluminum alloys by controlling the microstructure of grain-boundary precipitates

Research Project

Project/Area Number 17K06854
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Material processing/Microstructural control engineering
Research InstitutionIbaraki University

Principal Investigator

ITOH Goroh  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (80158758)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩本 知広  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (60311635)
倉本 繁  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (10292773)
小林 純也  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (20735104)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords7000系アルミニウム合金 / 時効析出 / 粒界 / 粒内 / 水素脆性 / 強度 / 応力腐食割れ / アルミニウム合金 / 析出強化 / 結晶粒界 / 析出組織制御 / 粒界形状制御 / ステップクェンチ処理 / ひずみ誘起粒界移動 / 粒界析出 / 焼入れ / 水素脆化 / 無析出帯 / 析出 / 組織制御
Outline of Final Research Achievements

It is known that Al-Zn-Mg alloys, having highest strength among the aluminum alloys arising from precipitation strengthening, suffer from stress corrosion cracking (SCC) and hydrogen embrittlement (HE), and that HE can be alleviated by coarsening the microstructure of grain-boundary precipitates (GBPs). However, coarsening by means of over-aging that has been commercially used so far causes a decrease in strength by up to 15%. The goal of this study is to realize a combination of coarsened GBPs and strengthening precipitates inside grains, which leads to a best combination of strength and resistance to SCC/HE. For this goal, an Al-Zn-Mg alloy was step-quenched at temperatures from 160 to 300 degrees centigrade between solution treatment and water-quenching and then artificially aged in the same way as in peak aging. It was concluded that the material step-quenched at 180 degrees centigrade has resistance to SCC/HE as high as over-aged material, with no strength decrease.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで長年にわたり粒内の析出組織の解析にのみ注目が集まり、粒界析出組織は、好ましくないものの粒内析出に伴い不可避的に決まるものとして、その制御がほとんど諦められてきた。しかし本研究では析出相の核生成に関する理論に基づき、析出組織を粒界と粒内別々に制御できることを示した点に、大きな学術的意義がある。一方、これまで水素脆性が懸念され最高強度状態での使用が制限されてきたAl-Zn-Mg系合金において、強度と耐水素脆化性の最善の状態での使用が可能となることを見出した社会的意義も大きい。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Presentation (15 results)

  • [Presentation] SQ処理条件制御によるAl-Zn-Mg-Cu合金の耐水素脆化特性改善の試み2020

    • Author(s)
      檜山 佳祐,伊藤 吾朗,小林 純也,倉本 繁
    • Organizer
      一般社団法人軽金属学会第138回春期大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 粒界の波状化による7075アルミニウム合金の粒界割れ抑制2020

    • Author(s)
      呂 波帆,伊藤 吾朗,檜山 佳祐
    • Organizer
      一般社団法人軽金属学会第138回春期大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 焼入れ条件制御によるAl-Zn-Mg-Cu合金の耐SCC特性改善の試み2019

    • Author(s)
      檜山 佳祐,赤羽 剛希,伊藤 吾朗,石澤 真悟,倉本 繁
    • Organizer
      一般社団法人軽金属学会第136回春期大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 焼入れ条件制御したAl-Zn-Mg-Cu合金板材の耐SCC性に及ぼす粒界析出組織の影響2019

    • Author(s)
      檜山 佳祐,伊藤 吾朗,倉本 繁
    • Organizer
      一般社団法人軽金属学会第137 回秋期大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 粒界の波状化による高強度アルミニウム合金割れ抑制2019

    • Author(s)
      呂 波帆,伊藤 吾朗,檜山 佳祐
    • Organizer
      一般社団法人軽金属学会第137 回秋期大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 焼入れ条件制御によるAl-Zn-Mg-Cu合金の耐SCC特性改善の試み2019

    • Author(s)
      檜山佳祐,赤羽剛希,伊藤吾朗,石澤真悟,倉本繁
    • Organizer
      一般社団法人軽金属学会第136回春期大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Al-Zn-Mg合金の耐水素脆化特性に及ぼすステップ・クェンチ処理の影響2018

    • Author(s)
      赤羽剛希,石澤真悟,伊藤吾朗,倉本繁
    • Organizer
      一般社団法人軽金属学会第134回春期大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 粒界の形状制御による7075アルミニウム合金の粒界割れ抑制2018

    • Author(s)
      中島迪久,伊藤吾朗,倉本繁,小林純也
    • Organizer
      一般社団法人軽金属学会第134回春期大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 焼入れ条件制御によるAl-Zn-Mg-Cu合金の耐水素脆化特性への影響2018

    • Author(s)
      檜山佳祐,赤羽剛希,伊藤吾朗
    • Organizer
      日本機械学会関東支部・精密工学会・茨城大学共催 茨城講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] SQ処理によるAl-Zn-Mg合金の粒界析出組織制御が耐水素脆化特性に及ぼす影響2018

    • Author(s)
      赤羽剛希,石澤真悟,伊藤吾朗,倉本繁
    • Organizer
      一般社団法人軽金属学会第135回秋期大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 7075アルミニウム合金のSSRT引張特性に及ぼすひずみ誘起粒界移動の影響2018

    • Author(s)
      中島迪久,伊藤吾朗,倉本繁,小林純也
    • Organizer
      一般社団法人軽金属学会第135回秋期大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 粒界の形状制御による7075アルミニウム合金の粒界割れ抑制2018

    • Author(s)
      中島迪久、伊藤吾朗、倉本繁、小林純也
    • Organizer
      軽金属学会第134回春期大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Al-Zn-Mg-Cu合金の耐水素脆化特性に及ぼすステップ・クェンチ処理の影響2018

    • Author(s)
      赤羽剛希、石澤真悟、伊藤吾朗、倉本繁
    • Organizer
      軽金属学会第134回春期大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 7075アルミニウム合金における粒界の形状制御2017

    • Author(s)
      中島迪久、伊藤吾朗
    • Organizer
      軽金属学会第133回秋期大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Al-Zn-Mg合金の耐水素脆化特性に及ぼす焼入れ条件の影響2017

    • Author(s)
      赤羽剛希、石澤真悟、伊藤吾朗、倉本繁
    • Organizer
      軽金属学会第133回秋期大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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