| 研究課題/領域番号 |
19H00830
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(A)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 九州工業大学 |
|---|
研究代表者 |
堀田 善治 九州工業大学, 大学院工学研究院, 特任教授 (20173643)
|
|---|
| 研究分担者 |
河野 正道 九州大学, 工学研究院, 教授 (50311634)
エダラテイ カベー 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 准教授 (60709608)
村山 光宏 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (90354282)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円)
2022年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2021年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2020年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2019年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
|
|---|
| キーワード | 巨大ひずみ加工 / 結晶粒超微細化 / 時効析出 / 圧力因子 / アルミニウム合金 / 電気伝導率 / 熱伝導率 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
析出強化型アルミニウム合金の組織制御に圧力パラメータを取り入れ、アルミニウム合金で利用できる強化機構を最大限に活用して超高強度化を図る。 まず、溶質原子の固溶限が圧力下で拡大する合金を圧力印加のもとで溶体化処理を行い、多量の溶質原子を過飽和に固溶させる。巨大ひずみ加工で結晶粒を超微細化させ、続く時効処理を圧力印加のもとで行い、原子拡散速度を制御して、微細な結晶粒内に析出粒子を分散させる。析出粒子の形状・構造解析は高分解能電子顕微鏡やSPring-8の高輝度X線で解析する。引張試験の結果と対応させ、高強度をもたらす最適な組織制御条件を求め、圧力因子を取り入れた新たな微細組織制御学の指針とする。
|
| 研究成果の概要 |
アルミニウム合金の組織制御に圧力パラメータを取り入れ、超高強度化を図った。まず圧力印加のもとで溶体化処理を行い、計算状態図で予測される通り、過剰の溶質原子を過飽和に固溶させることができた。これに巨大ひずみ加工で結晶粒を超微細化させ、続く時効処理を圧力印加のもとで行い、高強度化と高延性化が同時に実現できた。溶体化過程や時効過程をSPring-8の高輝度X線で解析し、晶出物の再固溶や析出過程を確認した。さらに、電気伝導率や熱伝導率を計測して析出挙動を解析した。高圧巨大ひずみ加工を利用して粉末合成にも適用し、高強度かつ高延性のアルミニウム合金が作製できた。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、圧力印加のもとで溶体化処理や時効処理を実施することにより、計算科学で予測したように多量の溶質原子が固溶できた。また、従来のGPゾーンを分散析出できることを示し、微細結晶粒状態では加圧下でも両熱処理の速度を速めることができた。実用的には、１ GPaを超える超高強度・高延性のアルミニウム合金とすることができ、軽量高強度合金の開発指針を示すことができた。一方、溶解鋳造法では作製困難な合金系でも高圧巨大ひずみ加工で粉末固化が可能となり、たとえば、Al-Mg合金系で高強度・高延性化することができた。相変態が利用できないアルミニウム合金の高強度化に対して新たな設計指針を示すことができた。
|
