| 研究課題/領域番号 |
18K04755
|
|---|
| 研究機関 | 富山県立大学 |
|---|
研究代表者 |
鈴木 真由美 富山県立大学, 工学部, 教授 (20292245)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| キーワード | クリープ変形 / マグネシウム / 転位下部組織 / 階段状c転位 / 転位密度 / 林転位 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究課題は希薄マグネシウム－イットリウム(Mg-Y)基固溶体合金においてクリープ変形時に導入される特異な階段形状を持つc転位に注目し，これら階段状c転位の導入プロセスの検討と，階段状c転位を用いた強化法の有効性について検討することを目的としている．平成30年度の結果より，室温下で導入された階段状のc転位は480K下では応力負荷の有無にかかわらずその密度を低下させるため，令和元年度は高温クリープ条件下で階段状のc転位を導入し，室温下での強度を調査することで，階段状c転位の底面すべりへの強化能を再確認した．また，階段状c転位が安定に存在する温度域を調査し，その温度でのクリープ強度を評価した．
高温クリープ中に階段状c転位が導入される希薄Mg-Y-Zn希薄固溶体に対して，450K近傍で予クリープを施して階段状c転位を導入後，室温圧縮試験を行ったところ，明らかな強度の改善が認められた．
また，クリープならびに室温で導入された階段状のc転位は450Kでは安定に存在することがわかった．しかしながら，c転位が安定に存在する温度においても，階段状c転位を導入した予ひずみ材の強度は溶体化処理材に比べて僅かに低下した．予変形時には階段状c転位のみならず，最も転位が活動しやすい一次すべり面上の転位，すなわち底面上のa転位が必ず導入される．このことから，予ひずみ材においては，底面上に高密度に導入されるa転位が高温で再可動化することによる弱化因子が，c転位の林転位強化に比べて遥かに大きく，材料内部の転位の種類ならびに分布をコントロールすることが重要であることが明らかとなった．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成30年度の結果を踏まえ，当初の研究計画を修正し，階段状c転位の熱的安定性を調査を行い，階段状c転位は室温で導入された場合でも，450K近傍では安定に存在することを実験的に明らかとした．このため，この温度以下では，階段状c転位による強化が期待できると考えられる．令和元年度はY濃度がより低いMg-0.3Y-0.02Zn合金において450Kで予クリープを行うと，室温強度が改善されることを確認した．一方で，室温ならびに予クリープでc転位を導入したMg-Y-Zn合金は450Kでのクリープ強度が溶体化処理材と同程度，あるいは低下することがわかった．予クリープ処理においても底面上のa転位の導入は避けられず，これらの転位がクリープ条件下では容易にすべり運動してしまうため，階段状c転位の強化能は高温下では予想に比べ大幅に低い可能性がある．従って，階段上c転位の効果を確認するためには，より低温でのクリープ試験や定速試験が必要である．
|
| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度～令和元年度の検討の結果，塑性変形で導入された階段状c転位は，450K下では安定であるが，480K以上では静的熱処理中に回復し，その転位密度を低下させることがわかった．
従って階段状c転位を安定的に存在させ，強化に利用するためには，少なくとも450K以下の温度領域で検討する必要がある．令和元年度の検討により，予クリープで階段状c転位を導入することで，材料の強度は増加し，溶体化処理材と比較しても明瞭な加工硬化が認められたため，令和2年度ではより室温～450Kの温度範囲での力学的挙動を調査し，予変形で導入されたa転位が容易に再可動化しない温度域でのc転位の効果を検討する．
また，Mgは底面すべりが圧倒的に活動しやすいため，異なるすべり面間での転位の交差が生じにくい．そのため，非底面上のa転位を高密度に導入できれば，ある程度の林転位効果は見込めると考えられる．そのため，本研究課題のc転位による林転位強化の拡張として，非底面a転位による林転位硬化の検討も行う．非底面上のa転位は高Y濃度のMg-Y二元合金の高温変形中に導入されることが応募者の過去の研究で確認されている．更にこの場合に導入される非底面上のa転位は直線的であり，その密度は底面a転位に比べて高い．このことより，底面a転位にくらべて非底面上の転位密度が遥かに高い条件での検討を行い，前述の階段状c転位の実験結果と比較検討することで，マグネシウム合金内の林転位の存在が強度に与える効果を検討する．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
令和元年度において繰り越した費用は富山県産業技術開発センターの装置利用などに利用し，大学所有の装置も併用して利用しながら精力的な組織観察を行うことで，予定していた組織観察は計画に沿って順調に行われた．
しかしながら，令和2年度は当初実験計画に比べて組織観察量が増加することが予想されるため，計画全体として組織観察用の費用を増額し，令和2年度に計上分の予算を拡大する必要があると判断した．更に，令和元年度末にクリープ試験装置の経年劣化に伴う不具合が生じ，次年度に対策が必要となった．
次年度使用額のうち，従来の組織観察費用への上乗せ分を約250,000円，クリープ試験装置の改良，改善対策に約300,000円を計上する．
|
