| 研究課題/領域番号 |
21K14037
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
|
|---|
| 研究機関 | 岩手大学 |
|---|
研究代表者 |
清水 一行 岩手大学, 理工学部, 助教 (30748760)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
|
|---|
| キーワード | 水素脆性 / アルミニウム合金 / 放射光X線CT / 変形破壊挙動 / 水素トラップ / 金属間化合物粒子 / Al-Zn-Mg合金 / 水素脆化 / 放射光 / X線トモグラフィー |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本提案は、Al-Zn-Mg合金中の金属間化合物（IMC）粒子に依存する、水素脆性破壊・延性破壊の競合理解を目的とする。申請者は、直近の研究で、IMC粒子への優先的水素トラップにより、水素脆化を抑制できることを発見した。これにより、IMC粒子による水素脆化抑制を期待できるが、他方で、IMC粒子は延性破壊の核としても振る舞う。強度－耐水素脆性（延性）バランスの優れたAl-Zn-Mg合金を創製するためには、このIMC粒子の破壊にもたらす競合効果を理解する必要がある。本提案では、合金の破壊挙動を放射光その場観察し、独自の水素解析技術により、IMC粒子の正負の効果の競合理解を達成する。
|
| 研究成果の概要 |
Al-Zn-Mg合金の高強度化において水素脆化の克服が課題となっている。具体的な克服方法として、本研究では金属間化合物粒子の分散を提案した。放射光3D/4D破壊挙動解析および水素分布解析を駆使し、粒子分散によるAl-Zn-Mg合金の高強度化・高延性化に挑戦した。
主な金属間化合物粒子として、Al7Cu2Fe粒子およびMn系粒子を選定した。研究の結果、Mn添加合金では、内部水素トラップ能が高いMn系分散粒子が形成され、水素脆性が抑制されることを実験・計算の両面で実証できた。Mn系粒子は、Al7Cu2Feよりも微細に形態制御可能であることから、合金の力学特性改善に資する粒子として強く期待できる。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
Al-Zn-Mg合金は代表的な高強度アルミニウム実用合金であり、航空機や新幹線など重量比強度が要求される部材に用いられている。輸送コストや環境負荷の観点から高強度化が希求されているが、水素脆化がそれを阻んでいた。本研究では、新しい水素脆化の克服法として粒子分散を学術的に探究した。合金の内部に墓相と異なる第二相を形成させ、これに水素を固定させるという視点は新奇であり、今後は学術的・産業的展開を大いに期待できる。
|
