AlおよびMg系の新アモルファス軽合金のガラス遷移と粘弾性挙動

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01430013
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 増本 健 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20005854)
• 研究分担者: 木村 久道 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (00161571) ; 井上 明久 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10108566)
• キーワード: アモルファス合金 / ガラス遷移 / 過冷却液体 / 粘弾性 / 構造緩和 / 貯蔵弾性率 / 損失弾性率 / 緩和時間

研究概要

最終年度は、前年度の知見に基づいて、さらに広い過冷却液体領域が期待されるA1基、Mg基、La基およびZr基などのアモルファス合金を開発するとともに、これらの粉末を温間押出しによるバルク成型化およびバルク材の2次加工処理を行う上で、きわめて重要な過冷却液体域での粘弾性特性を調べた。その結果の一部を下記に示す。
1.Mgー遷移金属ーアルカリ土類金属系のアモルファス化を行い、MgーNiー(Ca、SrおよびBa)3元合金とMgーCuーCa合金で得られた。これらの過冷却液体域(△Tx)の最大値は20Kで、引張り強さの最高値はMgーNiーCa系での700MPaであり、その比強度は3.0x10^5N・m/kgであった。
2.前年度で見出したMg_<65>Cu_<25>Y_<10>アモルファス合金のYをLa、Ce、Nd、Smなどの希土類金属(Ln)で置換した場合のアモルファス相生成の有無を調べ、すべてのLnでアモルファス単相が得られた。△TxはMg_<65>Cu_<25>Ce_<10>アモルファス合金での23KからMg_<65>Cu_<25>Tb_<10>アモルファス合金の79Kまでの範囲にあった。また、室温での引張り破断強度はMg_<65>Cu_<25>Sm_<10>アモルファス合金での570MPaからMg_<65>Cu_<25>Nd_<10>アモルファス合金の1020MPaの範囲にあった。
3.MgーCuーYアモルファス合金の△Txに及ぼす添加元素の影響を調べ、Agが一番効果的であることを見出した。その△TXの最高値はMg_<65>Cu_<23>Ag_2Y_<10あも>合金で74Kであった。Mg_<65>Cu_<25>Y_<10>アモルファス合金に比べ13Kも大きくなっている。
4.広い組成範囲で明瞭なガラス遷移を示すMgーCuーYアモルファス合金の低温時効に伴う構造緩和を調べ、組成あるいは△Txによる構造緩和の変化を検討した。その結果、Cu量が増加するに伴い、結晶化温度とガラス遷移温度は上昇するが低温時効中の構造緩和の進行は速くなるなどの知見が得られた。
5.Mg基アモルファス合金の△Txでの粘性流動挙動を明らかにすることは、温間押出し加工などによりバルク状のアモルファス合金を作製するときの難易性を評価する際に重要であるので検討を行った。その結果、Mg_<65>Cu_<20>Tb_<10>合金を銅鋳型に鋳造する方法によりアモルファス単相を得るのに成功した。

研究成果

• [文献書誌] A.Inoue,T.Zhang and T.Masumoto: "New Amorphous Alloy with Significant Supercooled Light Rigion and Large Reduced Glass Transition Temperatrue" Materials Science and Engineering. A134. 1125-1128 (1991)
• [文献書誌] H.Okumura,A.Inoue and T.Masumoto: "Glass Transition and Viscoelastic Behaviors of La_<55>Al_<25>Ni_<20> and La_<55>Al_<25>Cu_<20> Amorphous Alloys" Materials Transactions,JIM. 32,No7. 593-597 (1991)
• [文献書誌] A.Inoue,A.Kato,T,Zhang S.G.Kim and T.Masumoto: "MgーCuーY Amorphous Alloys with High Mechanical Strengths Produced by a metallic Mold Casting Method" Materials Transactions,JIM. 32,No7. 609-616 (1991)
• [文献書誌] S.G.Kim,A.Inoue and T.Masumoto: "Increase of Mechanical Strength of a Mg_<85>Zn_<12>Ce_3 Amorphous Alloy by Dispersion of Ultrafine hcpーMg Particles" Materials Transactions,JIM. 32,No9. 875-878 (1991)
• [文献書誌] W.N.Myung,S.J.Yang,H.G.Kim,J.B.Lee and T.Masumoto: "Crystallization Characteristics and Viscous Flow Behavior of WC/Amorphous Ni_<73>Si_<10>B_<17> Metal Matrix Composites" Materials Science and Engineering. A133. 513-517 (1991)
• [文献書誌] A.Inoue,T.Zhang,E.Matsubara,Y.waseda and T.Masumoto: "Reductilization of an Embrittled La_<55>Al_<25>Ni_<20> Alloy by Water Quenching from Supercoold Liquid" Materials Transactions,JIM. 32,No3. 201-206 (1991)