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2019 年度 実績報告書

電気化学的ホモ組織と幾何学的ヘテロ組織を兼備える高耐食高強度マグネシウム合金設計

研究課題

研究課題/領域番号 17H03431
研究機関熊本大学

研究代表者

山崎 倫昭  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (50343885)

研究分担者 眞山 剛  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (40333629)
井上 晋一  熊本大学, 先進マグネシウム国際研究センター, 特任助教 (30792585)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードマグネシウム合金 / 長周期積層構造 / ヘテロ組織 / 腐食防食 / 応力腐食割れ
研究実績の概要

長周期積層(LPSO)構造相が強化相として働くため高い強度を示すものの、そのLPSO相と母相との大きな電位差により腐食しやすい『Mg/LPSO二相合金展伸材』に対して、耐食性を高める電気化学的均質性と、強度と延性という相反する特性を同時発現させる幾何学的不均質性を同時に付与する合金設計手法を確立することで高耐食高強度Mg/LPSO二相合金の開発を目指す。
具体的には、「Mg/LPSO二相合金における構成相間電位差制御手法の確立」と「電気化学的均質性を考慮した塑性加工技術の開発」を行い、これら技術を融合することで電気化学的ホモ組織と幾何学的ヘテロ組織を両立する合金成分・プロセス設計手法を確立する。
(1) LPSO相が熱処理によって析出するMg-Zn-Gd系合金にAlを添加した際のLPSO相が示すSKPFM表面電位に関する基礎的知見と静的な腐食挙動に関するデータを得た。
(2) 第四元素として添加するAlの役割がMg-Zn-Y系とMg-Zn-Gd系では異なり,前者ではAlの微量添加は腐食皮膜の改質を促し,後者においてはLPSO相の電位を卑にすることが明らかになった。
(3)低歪み速度引張試験(SSRT)に直流電流電圧変化(DCPD)法を組み合わせることで、SCC発生応力を検知する手法を開発した。Mg/LPSO二相Mg-Zn-Y合金押出材を作製しその耐食性と耐応力腐食割れ性の評価を行い、押出方向垂直面が押出方向平行面よりも耐食性が優れていることを明らかにした。さらには、LPSO相およびα-Mg相加工粒の繊維状集合組織が応力腐食割れの進展抑制に大きく寄与していることを明らかにした。
(4)アコースティックエミッション(AE)法を腐食挙動解明に適用し、アノード分極中に発生するAE波形のクラスター解析により物理的事象の解明を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Charles University(チェコ)

    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      Charles University
  • [雑誌論文] Temperature dependence of prismatic slip in a single-crystalline long-period stacking ordered Mg-Zn-Y alloy2020

    • 著者名/発表者名
      K. Takagi, M. Yamasaki, Y. Mine, K. Takashima
    • 雑誌名

      Scripta Materialia

      巻: 178 ページ: 498-502

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2019.12.025

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxidation behavior and incombustibility of molten Mg-Zn-Y alloys with Ca and Be addition2019

    • 著者名/発表者名
      S. Inoue, M. Yamasaki, Y. Kawamura
    • 雑誌名

      Corrosion Science

      巻: 149 ページ: 133-143

    • DOI

      10.1016/j.corsci.2018.12.037

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafine spherulite Mg alloy with high yield strength2019

    • 著者名/発表者名
      M. Matsushita, K. Masuda, R. Waki, H.Ohfuji, M. Yamasaki, Y. Kawamura, Y. Higo
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 784 ページ: 1284-1289

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2019.01.080

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel long-period stacking/order structure in Mg-Ni-Y alloys2019

    • 著者名/発表者名
      K. Yamashita, T. Itoi, M. Yamasaki, Y. Kawamura, E. Abe
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 788 ページ: 277-282

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2019.02.219

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strengthening of Mg-based long-period stacking ordered (LPSO) phase with deformation kink bands2019

    • 著者名/発表者名
      K. Hagihara, M. Yamasaki, Y. Kawamura, T. Nakano
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 763 ページ: 128163

    • DOI

      10.1016/j.msea.2019.138163

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-strain-rate superplasticity and tensile behavior of fine-grained Mg97Zn1Y2 alloys fabricated by chip/ribbon-consolidation2019

    • 著者名/発表者名
      K. Suzawa, S. Inoue, S. Nishimoto, S. Fuchigami, M. Yamasaki, Y. Kawamura, K. Yoshida, N. Kawabe
    • 雑誌名

      Materials Science and Engineering A

      巻: 764 ページ: 138179

    • DOI

      10.1016/j.msea.2019.138179

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimization of mechanical properties of dilute Mg-Zn-Y alloys prepared by rapid solidification2019

    • 著者名/発表者名
      D. Drozdenko, M. Yamasaki, K. Mathis, P. Dobron, P. Lukac, N. Kizu, S. Inoue, Y. Kawamura
    • 雑誌名

      Materials and Design

      巻: 181 ページ: 107984

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2019.107984

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] In-situ Investigation of the Microstructure Evolution in Long-Period-Stacking-Ordered (LPSO) Magnesium Alloys as a Function of the Temperature2019

    • 著者名/発表者名
      K. Mathis, D. Drozdenko, G. Nemeth, S. Harjo, W. Gong, K. Aizawa, M. Yamasaki, Y. Kawamura
    • 雑誌名

      Frontiers in Materials

      巻: 6 ページ: 270

    • DOI

      10.3389/fmats.2019.00270

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Configuration of dislocations in low-angle kink boundaries formed in a long-period stacking ordered Mg-Zn-Y alloy2019

    • 著者名/発表者名
      M. Yamasaki, K. Hagihara, Y. Kawamura
    • 学会等名
      The International Conference "Advanced Materials Week 2019"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Crystallographic Classification of Deformation Kink Bands in Mg-Zn-Y Alloys with Long-Period Stacking Ordered Structure2019

    • 著者名/発表者名
      M. Yamasaki
    • 学会等名
      th International Light Metals Technology Conference, LMT2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ongoing research for the LPSO-typed Mg alloys in Japan2019

    • 著者名/発表者名
      M. Yamasaki
    • 学会等名
      International Seminar on Advanced Structural Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Influence of Multimodal Microstructure Evolution on Corrosion Behavior of Extruded Mg-Zn-Y Alloys with Mille-feuille Structure of alpha-Mg and LPSO Phases2019

    • 著者名/発表者名
      M. Yamasaki
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019 (MRM2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mg合金表面への高耐食MgO成膜のためのレーザ照射表面改質2019

    • 著者名/発表者名
      山崎倫昭
    • 学会等名
      第3回天田財団レーザプロセッシング助成研究成果発表会
    • 招待講演
  • [学会発表] 急冷薄帯固化成形プロセスによる高耐食高靭性ナノ結晶Mg合金の開発2019

    • 著者名/発表者名
      山崎倫昭
    • 学会等名
      2019年度金属ガラス・ナノ金属結晶材料合同講演会「最近の金属ガラス・粉末冶金研究」
    • 招待講演
  • [学会発表] マルチモーダル微細組織制御によるMg合金の力学特性改善2019

    • 著者名/発表者名
      山崎倫昭
    • 学会等名
      第75回高性能Mg合金創成加工研究会定期講演会「不均一変形組織とMg合金の機械的特性」
    • 招待講演
  • [学会発表] Mg-Zn-Y合金急冷薄帯固化成形材の擬似体型中での腐食及び応力腐食割れ挙動2019

    • 著者名/発表者名
      酒井優,一ノ瀬佑希,山崎倫昭,井上晋一,河村能人,Zhiming Shi, Andrej Atrens
    • 学会等名
      軽金属学会第137回秋期講演大会
  • [備考] 熊本大学先進マグネシウム国際研究センター

    • URL

      www.mrc.kumamoto-u.ac.jp

  • [備考] 熊本大学 工学部 材料・応用化学科 物質材料工学 教育プログラム

    • URL

      http://msrekumamoto.xsrv.jp/beta/

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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