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マルチスケール制御によるトレードオフ・バランシング高性能マグネシウム合金の創製

研究課題

研究課題/領域番号 11225209
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大阪府立大学

研究代表者

東 健司  大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (50173133)

研究分担者 向井 敏司  大阪市立工業研究所, 機械課, 主任研究員
高津 正秀  大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (80145812)
研究期間 (年度) 1999 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
77,100千円 (直接経費: 77,100千円)
2002年度: 19,600千円 (直接経費: 19,600千円)
2001年度: 21,200千円 (直接経費: 21,200千円)
2000年度: 17,200千円 (直接経費: 17,200千円)
1999年度: 19,100千円 (直接経費: 19,100千円)
キーワードマルチスケール制御 / トレードオフバランシング / 第一原理分子動力学 / 微細化プロセス / 結晶方位制御 / 拡散結合 / プレス成形計 / 切欠き感受性 / 拡散接合 / プレス成形性 / マルチスケール制御プロセス / トレードオフ・バランシング / 強加工 / 方位制御 / 第一原理数値計算 / 擬ポテンシャル法 / 積層欠陥エネルギー / 高性能マグネシウム合金 / 第一原理計算 / 高強度・高延性 / 衝撃特性 / 接合性 / 高比強度マグネシウム合金 / in-situ複合化プロセス / 耐熱性 / 剛性(弾性率)
研究概要

本研究は、電子・原子レベルからマクロまでのマルチスケール制御によるトレードオフ・バランシングされた高性能マグネシウム合金の創製を目的とし、その成果を以下にまとめる。
(1)「第一原理分子動力学計算による変形挙動の解析と合金設計」では、マグネシウムの脆さの原因となる底面と非底面の臨界分解せん断応力の大きな差を、単結晶の理想すべり変形における積層欠陥エネルギーの理論計算から論じた。その結果、Li、Al、Znのいずれの添加でもその差が小さくなることを見出した。また、結合強度の異方性を電子密度分布から論じた。
(2)「機械的特性や成形性に優れた合金の創成プロセスの構築」では、拘束型押出し(ECAE)によるMg-Zn系合金へのZr系析出物微細分散と結晶粒微細化による衝撃特性の向上を達成した。また、ECAEによるMg-AI系(AZ31)合金の結晶粒微細化と方位制御による伸びのひずみ速度逆依存性が見出され、1.8×10^3_<S-1>の室温高速引張下で50%もの飛躍的な伸びの向上を達成した。また、種々の合金において、低温ないし高速超塑性が発現することを明らかにした。
(3)「拡散接合および摩擦攪拌接合技術の確立」では、圧縮場での超塑性変形における空洞消滅モデルから拡散接合条件式を導き、AZ31合金が、最適条件下では、アルミニウムの1/3の接合時間で十分な接合強度が得られることを示した。また、摩擦攪拌接合では、純マグネシウムは十分な接合強度が得られないが、合金では母材の90%以上の接合強度が得られた。
(4)「圧延板からのプレス成形技術の確立」では、深絞りの成形限界がポンチ肩上での引張曲げによる破断限界に依存し、473K以下の加熱によりそれが向上することを示した。また、引張試験では評価し難い局所的な変形能がプレス成形性の向上に重要であることを示し、切欠き感受性試験による成形性評価を提唱した。

報告書

(5件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (181件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (181件)

  • [文献書誌] H.Watanabe: "Superplasticity in a ZK60 Magnesium Alloy at Low Temneratures"Scripta Materialia. 40. 477-484 (1999)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Superplastic Behavior in AZ31 Magnesium Alloy Processed by Hot Extrusion"科学と工業. 73-3. 103-107 (1999)

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  • [文献書誌] M.Mabuchi: "Superplasticity of Magnesium Alloy"Materia Japan. 38-4. 301-30 (1999)

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  • [文献書誌] K.Kubota: "Processing and Mechanical Properties of Fine-Grained Magnesium Alloys"J.Materials Science. 34. 2255-2262 (1999)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Mabuchi: "Low Temperature Superplasticity of AZ91 Magnesium Alloy with Non髭auilibrium Grain Boundaries"Acta Materialia. 47-7. 2047-2057 (1999)

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  • [文献書誌] H.Watanabe: "High-strain-rate superplasticity at low temperature in a ZK61 magnesium alloy produced by powder metallurgy"Scripta Materialia. 41・2. 209-213 (1999)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Mukai: "Dynamic compressive behavior of an ultra-lightweight maanesium foam"Scripta Materialia. 41・4. 365-371 (1999)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Low temperature superplastic behavior in ZK60 magnesium alloy"Materials Science Forum. 304-306. 303-308 (1999)

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  • [文献書誌] H.Watanabe: "Observation of high-strain-rate superplasticity in ZK60 and SiCp/ZK60 composite"Materials Science Forum. 304-306. 297-302 (1999)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Low temperature superplasticity in a ZK60 magnesium alloy"Materials Transactions, JIM. 40-8. 809-814 (1999)

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  • [文献書誌] H.Watanabe: "Effect of Temperature and Grain Size on the Dominant Diffusion Process for Superplastic Flow in an AZ61 Magnesium Alloy"Acta Materialia. 47・14. 3753-3758 (1999)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Tsuitsui: "Superplastic deformation behavior in commercial magnesium alloy AZ61"Materials Transactions, JIM. 40・9. 931-934 (1999)

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  • [文献書誌] H.Watanabe: "Superplastic characteristics in an extruded AZ31 magnesium alloy"Journal of Japan Institute of Light Metals. 49-8. 401-404 (1999)

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  • [文献書誌] H.Watanabe: "Superplasticity at low temperatures in a ZK61 magnesium alloy produced powder metalluragy"Key Engineering Materials. 171-174. 363-368 (2000)

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  • [文献書誌] T.Mukai: "Experimental study of the mechanical properties at elevated temperatures in commercial Mg-AI-Zn alloys for superplastic forming"Key Engineering Materials. 171-174. 337-342 (2000)

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  • [文献書誌] Watanabe: "Low temperature superplasticity in a magnesium-based composite"Scripta Materialia. 42-3. 249-255 (2000)

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  • [文献書誌] H.Somekawa: "The press formability in magnesium alloy AZ31"Materials Science Forum. 350-351. 177-182 (2000)

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  • [文献書誌] H.Watanabe: "Superplastic behavior in commercial wrought magnesium alloys"Materials Science Forum. 350-351. 171-176 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Mukai: "Grain refinement of commercial magnesium alloys for high-strain-rate-superplastic forming"Materials Science Forum. 350-351. 159-170 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Mukai: "Ductility enhancement in magnesium alloys under dynamic loading"Materials Science Forum. 350-351. 97-102 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Workability Utilizing Superplastic Flow in Magnesium-Based Materials"科学と工業. 74-5. 227-233 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Yamada: "Cellular Structure and its Future"Material Integration. 13-4. 101-106 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Deformation mechanism in a coarse-grained Mg-Al-Zn alloy at elevated temperatures"International Journal of Plasticity. 17・3. 387-397 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Realization of high-strain-rate superplasticity at low temperatures in a Mg-Zn-Zr alloy"Materials Science and Engineering A : Structual Materials Properties Microstructure and Processing. 307・1-2. 119-128 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kanahashi: "Experimental study for the improvement of crashworthiness in AZ91 magnesium foam controlling its microstructure"Materials Science and Engineering A : Structual Materials Properties Microstructure and Processing. 308・1-2. 283-287 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mukai Toshiji: "Grain refinement of a commercial magnesium alloy for superplastic forming"Materials Science Forum. 357-359. 459-464 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Effective diffusivity for superplastic flow in magnesium alloys"Materials Science Forum. 357-359. 147-152 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Superplastic deformation mechanism in powder metallurgy maanesium alloys and composites"Acta Materialia. 49・11. 2027-2037 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kohzu: "Fracture Mechanism and Forming Limit in Deep-Drawing of Magnesium Alloy AZ31"Materials Transactions. 42・7. 1273-1276 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Grain size control of commercial wrought Mg-Al-Zn alloys utilizing dynamic recrystallization"Materials Transactions. 42・7. 1200-1205 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Mukai: "Effect of grain refinement on tensile ductility in ZK60 magnesium alloy under dynamic loading"Materials Transactions. 42・7. 1177-1181 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Uesugi: "Ab Initio Calculation on the Structure and Elastic Properties of A Magnesium-Lithium Alloy"Materials Transactions. 42・7. 1167-1171 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Mukai: "Ductility enhancement in AZ31 magnesium alloy by controlling its grain structure"Scripta Materialia. 45・1. 89-94 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Consolidation of machined magnesium alloy chips by hot extrusion utilizing superplastic flow"Journal of Materials Science. 36・20. 5007-5011 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Somekawa: "Experimental study on diffusion bonding in pure magnesium"Materials Transactions. 42・10. 2075-2079 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Mukai: "Processing of ductile magnesium alloy under dynamic tensile loading"Materials Transactions. 42・12. 2652-2654 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Research on superplasticity in magnesium"Journal of Japan Institute of Light Metals. 51-10. 503-508 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Kojima: "Platform science and technology for advanced magnesium alloys"Journal of Japan Institute of Light Metals. 51-11. 575-585 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "High-strain-rate superplasticity in an AZ91 magnesium alloy arocessed by ingot metallurav route"Materials Transactions. 43・1. 78-80 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Low temperature superplasticity of a fine-grained ZK60 magnesium alloy processed by equal-channel-angular extrusion"Scripta Materialia. 46・12. 851-856 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Mukai: "Application of superplasticity in commercial magnesium alloy for fabrication of structural components"Materials Science and Technology. 16・11-12. 419-422 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Superplasticity of a particle-strengthened WE43 magnesium alloy"Materials Transactions, JIM. 42-1. 157-162 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Somekawa: "Diffusion bonding in superplastic magnesium alloys"Materials Science and Engineering A : Structual Materials Properties Microstructure and Processing. 339・1-2. 328-333 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Somekawa: "Diffusion bonding in commercial superplastic AZ31 magnesium alloy sheets"Key Engineering Materials. 233-254. 857-862 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Mukai: "Guide for Enhancement of Room Temperature Ductility in Mg Alloys at High Strain Rates"Materials Science Forum. 419-422. 171-176 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Somekawa: "The Diffusion Bonding and Theoretical Model Including Void Growth Mechanism in Magpesium Alloys"Materials Science Forum. 419-422. 393-398 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Uesugi: "Generalized Stacking Fault Energy and Dislocation Properties for Various Slip Systems in Magnesium : a First-Principles Study"Materials Science Forum. 419-422. 225-230 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kohzu: "Evaluation of Press Formability in Magnesium Alloy"Materials Science Forum. 419-422. 321-326 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Chung Sung Wook: "Superplastic Deformation Behavior in the Commercial AZ61 Ma Alloy during Biaxial Gas-Dressure Forming"Materials Science Forum. 419-422. 539-544 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Velazques Aguirre: "Diffusion Process in AZ61 Magnesium Alloy and Their Relation with the Cavitation Growth Rate"Materials Science Forum. 419-422. 545-550 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Superplastic Behavior of an ECAE Processed ZK60 Magnesium Alloy"Materials Science Forum. 419-422. 557-562 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Yoshikawa: "Quality Improvement of Rapidly Solidified Magnesium Alloy by Plastic Processing"Materials Science Forum. 419-422. 769-774 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] N.Hamada: "Molecular Dynamics Simulation of Triazine Dithiol/ MgO Interface"Materials Science Forum. 419-422. 943-948 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Somekawa: "Low temperature diffusion bonding in a superplastic AZ61 magnesium alloy"Scripta Materialia. 48. 1249-1254 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Mechanical Properties of Mg-Y-Zn Alloy processed by equal-channel-angular extrusion"Materials Transactions. 44-4. 463-467 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Somekawa: "The Grain Size Dependence on Diffusion Bonding Behavior in Superplastic Mg Alloys"Materials Transactions. 44-4. 496-503 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Watanabe: "Materials Processing for Structural Stability in a ZK60 Magnesium Alloy"Materials Transactions. 44-4. 775-781 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Koike: "The activity of non-basal slip systems and dynamic recovery at room temperature in fine-grained A231 B magnesium alloys"Acta Materialia. 51. 2055-2065 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.W.Chung: "The Effect of Ram Speed on Mechanical and Thermal Properties in ECAE Process Simulation"Materials Transactions. 44-5. 973-980 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sasaki: "Plane-Strain Fracture Toughness on Thin AZ31 Wrought Magnesium Alloy Sheets"Materials Transactions. 44-5. 986-990 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Uesugi: "Atomic size effects on AI, Ca, and Sc in Mg solid solutions from first principles calculations"Materials Science Forum. 426-432. 599-604 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Somekawa: "The effect of temperature and flow stress for climb-controlled dislocation creep in magnesium alloy"Materials Science Forum. 426-432. 605-610 (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Somekawa: "The optimal surface roughness condition on diffusion bonding"Materials Transactions. 44-8. 1640-1643 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Uesugi: "Ab initio study on deviancy binding energies in aluminum and magnesium"Physical Review B. 68. 184103 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
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  • [文献書誌] H.Watanabe: "Superplasticity in a ZK60 Magnesium Alloy at Low Temperatures"Scripta Materiala. 40, 4. 477-484 (1999)

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  • [文献書誌] H.Watanabe: "Superplastic Behavior in AZ31 Magnesium Alloy Processed by Hot Extrusion"Kagakuto Kogyo. 73-3. 103-107 (1999)

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  • [文献書誌] M.Mabushi: "Superplasticity of Maghesium Alloys"Materia Japan. 38-4. 301-304 (1999)

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  • [文献書誌] K.Kubota: "Processing and Mechanical Properties of Fine-Grained Magnesium Alloys"J.Materials Science. 34. 2255-2262 (1999)

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  • [文献書誌] H.Watanabe: "Low Temperature Superplastic Behavior in ZK60 Magnesium Alloy"Materials Science Forum. 304-306. 303-308 (1999)

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2018-03-28  

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