| 研究課題/領域番号 |
17K06854
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
伊藤 吾朗 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (80158758)
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| 研究分担者 |
岩本 知広 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (60311635)
倉本 繁 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (10292773)
小林 純也 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 助教 (20735104)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | アルミニウム合金 / 析出強化 / 結晶粒界 / 析出組織制御 / 粒界形状制御 / ステップクェンチ処理 / ひずみ誘起粒界移動 |
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| 研究実績の概要 |
粒界析出組織・粒界形状制御により、析出強化型アルミニウム合金の高強度を維持しながら信頼性を向上させることを目的とした。試験材としては、アルミニウム合金中最高強度を示す7000系合金を対象とした。7000系アルミニウム合金の信頼性の最大の懸念は、粒界割れに基づく応力腐食割れ(SCC)である。7000系のSCCについては、亀裂伝播が水素脆化(HE)に基づくこと、粒界析出相が粗なほど耐SCC性・耐HE性が改善されることがすでに分かっている。本研究では、①まずこの指導原理に基づき実用可能な組織制御法として、ステップ・クェンチ(SQ)処理の開発を目指した。他方、②ひずみ誘起粒界移動(SIBM)を利用し、粒界の折れ曲がりを積極的に引出し、粒界面に垂直に働く引張応力を低減することにより、耐HE性の向上を図ることにした。
①として、7075合金から耐SCC向上に有効であるCrを意図的に除き、SCCやHEに極めて敏感にした合金を試験材とし、SQ処理後人工時効した材料と、最高強度を示すT6処理材、強度を犠牲にしつつ耐SCC性改善を図る目的で実用的に行われるT73処理材について、強度(0.2%耐力)、耐HE性・耐SCC性を比較した。その結果、SQ材はT6材と同等の強度でありかつT73材に迫る耐HE性・耐SCC性を有することを明らかにした。
②では、粒界の折れ曲がりを維持するために粒界移動を抑えるCrの存在が必要なため、市販の7075合金を用いた。まずSIBMの発生条件として溶体化処理前の圧延率9%~16%を見出した。そこで圧延率を11%とした試験材と、圧延を行わない試験材(粒界の折れ曲がりなし)とで、耐HE性を比較した結果、粒界の折れ曲がりを利用することにより、強度の低下をほとんど伴わずに耐HE性が著しく改善され、粒界割れが抑制されることが分かった。
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