高強度マグネシウム合金の高温長時間強度特性と組織設計

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650685
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 佐藤 裕之 弘前大学, 理工学部, 助教授 (10225998)
• 研究分担者: 丸山 公一 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90108465)
• キーワード: 複合固溶強化 / 規格化クリープ速度 / アルミニウム-マグネシウム / 転位論 / 塑性変形 / 希土類元素 / 微細組織 / 金属間化合物

研究概要

・マグネシウム基合金の高温クリープ特性に及ぼす固溶元素の効果
主に寸法効果による強化が期待されるアルミニウムを含むマグネシウム合金と、稀土類を含むマグネシウム合金の高温クリープ特性を実験的に明らかにし、それらの合金系の強度を比較した。マグネシウム合金に稀土類の元素を添加するとそのクリープ特性は著しく改善され、固溶強化によって大きなクリープ強度の改善が可能である。また、複合的な固溶強化により、適切な組織を持つ場合に、高いクリープ強度が現れる。
・マグネシウム基合金の規格化クリープ速度および異なる合金系との比較
実験的に得られたマグネシウム基の単純系モデル合金および報告されている実用マグネシウム合金のクリープ特性を規格化し比較した。マグネシウム-アルミニウム合金の規格化クリープ速度は、見かけの活性化エネルギーの大きさが拡散の活性化エネルギーと大きくは異ならない温度範囲(絶対温度であらわした融点T_mとして0.6T_m未満)でアルミニウム基合金の1/10〜1/100程度であり、規格化強度で比較する限り極めて良好なクリープ特性を示す。ひずみ速度の絶対値を改善することと併せて、マグネシウム合金の剛性率の制御による強化がさらに規格化クリープ強度を高めるために有効と示唆され、マグネシウム合金は軽量耐熱材料として極めて高い可能性を有する。
・微細組織をもつ金属間化合物の室温および高温強度と層間隔依存性
熱処理による微細組織を持つチタンアルミナイドの強度を実験的に明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] H.Sato: "Creep Strength around 600K of Two Terminal Phases in Al-Mg Binary System"Aluminum Alloys,Their Physical and Mechanical Properties,JILM. 1355-1360 (1998)
• [文献書誌] M.Suzuki: "Creep Behavior and Deformation Microstructure of Mg-Y alloys at 550K"Mater.Sci.Eng.. A252. 248-255 (1998)
• [文献書誌] 佐藤裕之: "マグネシウム合金のクリープ特性:21世紀の超軽量材料:マグネシウム合金"まてりあ. 38. 298-300 (1999)
• [文献書誌] H.Sato: "Creep Behavior of FCC and HCP Solid Solutions"Proc.of the 1st Korea-Japan Structural Dynamic Symposium, Research and Development Center for Automobile Parts and Materials, KOSEF. 139-152 (1999)
• [文献書誌] 佐藤裕之: "完全層状組織TiAl合金の機械的性質に対する層間隔の影響"日本学術振興会,耐熱材料第123委員会研究報告. 43. 273-281 (1999)
• [文献書誌] H.Sato: "Creep Strength of Binary Magnesium Alloys up to 0.6Tm"Key Engineering Materials. 601-608 (1999)
• [文献書誌] 佐藤裕之: "固溶強化・安定な高温強化法としての可能性:ストラクチャーダイナミックス"まてりあ. 39(印刷中). (2000)
• [文献書誌] M.Suzuki: "Creep Deformation Behavior and Dislocation Substructure of Mg-Y Binary Alloys"Strength of Materials,Proc.of the 12th International Conference on Strength of Materials and Alloys. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] K.Maruyama: "Effects of Lamellar Spacing on Mechanical Properites of Fully Lamellar Ti-39.4mol%Al Alloys"Strength of Materials,Proc.of the 12th International Conference on Strength of Materials and Alloys. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] H.Sato: "Improvement of Creep Rupture Life by High Temperature Pre-Creep in Magnesium-Aluminum Binary Solid Solutions"Strength of Materials,Proc.of the 12th International Conference on Strength of Materials and Alloys. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] 佐藤裕之: "マグネシウム技術便覧,塑性変形(分担執筆)"カロス出版 (印刷中). (2000)
• [文献書誌] 佐藤裕之: "マグネシウム技術便覧,クリープ変形(分担執筆)"カロス出版 (印刷中). (2000)