| 研究領域 | ミルフィーユ構造の材料科学-新強化原理に基づく次世代構造材料の創製- |
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| 研究課題/領域番号 |
18H05476
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
山崎 倫昭 熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 准教授 (50343885)
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| 研究分担者 |
河村 能人 熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 教授 (30250814)
奥田 浩司 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50214060)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| キーワード | マグネシウム合金 / ミルフィーユ構造 / 長周期積層構造 / キンク変形 |
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| 研究実績の概要 |
本計画研究では，経験的ミルフィーユ 条件を満たす硬質層の稀薄層状分散構造Mg合金の創製と特性発現条件・機構の理解を通して，ミルフィーユ構造 （MFS）の強化理論確立と材料創製による学理構築を目指すことで領域の深化に貢献することを目的とする。具体的には，（1）通常場を用いたMFS物質創製において（1-1）成分設計・加工熱処理制御による材料創製，（1-2）相変態・析出制御技術の確立を行い，（2）非平衡場を用いたMFS物質創製において（2-1）超急冷制御による過飽和固溶体を介したMFS形成技術の確立，（2-2）溶融塩プロセス制御による新規非平衡物質合成を行い，更には大型量子線その場回折・散乱を用いた（3）最適プロセス経路の選択原理の実験的探索を実施してMFS制御技術の高度化と高効率化を図ることとする。
2018年度は、（1-1）成分設計・加工熱処理制御においては、Mg-Gd-(Zn, Cu)系希釈合金のα-Mg母相にMFSが形成する温度域を明らかにした。（1-2）相変態・析出制御技術については、bcc/hcp相変態を利用することでMFSを有するMg-Sc合金の作製を試み、低圧下率冷間圧延と熱処理を組み合わせることで各β粒毎に多数の析出α相が一方向に成長した組織を得ることができた。（2-1）超急冷制御では、Mg-X二元系急冷材を用いて急冷プロセスによる添加元素の固溶限の拡大に関する基礎的知見を得た。（2-2）溶融塩プロセス制御では、厚膜化および均質なミクロ組織が期待できる溶融塩プロセス（溶融塩電析法）においてデンドライト析出が起こらない電析条件の一つを明らかにした。（3）最適プロセス経路の選択原理の実験的探索では、放射光の単色X線を利用し，小角と高角の同時測定法を利用した非周期型LPSOの形成過程の詳細解析を行ない非周期(平均周期)積層秩序構造の形成キネティクスの検討を行なった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
（1）通常場を用いたミルフィーユ構造物質創製：（1-1）成分設計・加工熱処理制御においては、Mg-Gd-(Zn, Cu)系希釈合金のα-Mg母相にMFSが形成する温度域を明らかにすることができた。また、<0001>軸回転型キンクを発見するなど予期せぬ新たな知見も得られつつある。（1-2）相変態・析出制御技術については、bcc/hcp相変態を利用することでMFSを有するMg-Sc合金の作製を試み、β粒中に多数の析出α相が一方向に成長した組織を得ることに成功した。（2-1）超急冷制御では、Mg-X二元系急冷材を用いて急冷プロセスによる添加元素の固溶限の拡大に関する基礎的知見を得るとともに、Mg-Ni-Y系薄帯を用いた研究において最密充填面方向に広く広がった溶質元素濃化型積層欠陥が形成する熱処理条件が明らかになりつつある。（2-2）溶融塩プロセス制御では、厚膜化および均質なミクロ組織が期待できる溶融塩プロセスにおいてデンドライト析出が起こらない電析条件が明らかになりつつある。（3）最適プロセス経路の選択原理の実験的探索では、放射光の単色X線を利用し，小角と高角の同時測定法を利用した非周期型LPSOの形成過程の詳細解析手法の確立が順調に進みつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
（1）通常場を用いたミルフィーユ構造物質創製：（1-1）成分設計・加工熱処理制御では、硬質層分散型hcp/fcc層状稀薄Mg合金の開発を継続するとともに，LPSO構造の高温変形によって形成されると考えられる<0001>回転型キンクの形成条件の詳細を調査する。（1-2）相変態・析出制御技術では、bcc/martensite層状Mg合金の開発を継続するとともに開発合金の機械的特性評価，キンク形成挙動の調査を行う。
（2）非平衡場を用いたミルフィーユ構造物質創製：（2-1）超急冷制御では、固溶限の拡大がミルフィーユ構造制御に与える影響についての統一的な検討を行いつつ合金探索を継続する。（2-2）溶融塩プロセス制御では、Mg金属を用いた基礎研究を継続して実施し，デンドライト組織が形成しないより高い電流密度限界を探る。装置（電極系）の改良により電場の対称性を高めルことで，厚み500 μmの被膜析出を試みる。
（3）最適プロセス経路の選択原理の実験的探索： Mg基合金でのより広い置換によるミルフィーユ（非周期積層秩序）形成のキネティクスの変化に関して、クラスター構造の特徴をEXAFSによって検討する試みを進めている。更にクラスターを硬質層形成の基本単位として形成過程を検討するための基礎検討として検証を進める予定である。
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