| 研究課題/領域番号 |
18K04755
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| 研究機関 | 富山県立大学 |
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研究代表者 |
鈴木 真由美 富山県立大学, 工学部, 教授 (20292245)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | クリープ変形 / マグネシウム / 階段状c転位 / 一次錐面すべり |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題ではマグネシウム－イットリウム(Mg-Y)基希薄固溶体合金において変形時に導入される特異な階段形状を持つc転位の導入起源の解明と，この階段状c転位を用いた高温強度改善の可能性を検討することを目的としている．
これまで，予変形で材料内部に階段状c転位が導入された状態を初期組織とした合金（予ひずみ材と称する）の450Kでのクリープ強度を調査した結果，クリープ初期段階を除き，その強度は溶体化処理材に比べ低下すること，階段状c転位の密度はクリープ中に低下することを実験的に明らかにし．階段状c転位による強化能をTEM組織から見積った．一方で，予変形を行うと，材料内部には階段状c転位のみならず，主すべり系を活動する転位も導入されるため，これら2種類の転位が予め存在している影響，いわゆる加工硬化の影響を検討する必要がある．そこで，クリープ負荷応力を変化させ，2020年度に求めた階段状c転位のピン止め力以上の応力下で階段状c転位のクリープ強度に及ぼす効果を検討した．その結果，予ひずみ材と溶体化処理材のクリープ強度は同程度となった．また，この条件で粒内転位を観察したところ，予ひずみ材中ではクリープ中の初期段階で階段状c転位の転位密度が著しく低下し，階段状c転位とa転位の再結合が速やかに生じていることが示唆された．また，底面a転位密度は著しく増加していた．このことから，階段状c転位がクリープ強度に及ぼす効果は低応力（低ひずみ速度）で大きいこと，また，階段状c転位密度が低下すると，クリープ前の予変形の影響はクリープ強度に影響しないことが明らかとなった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題の目的のうち，2020年度までに本研究課題の目的の一つである階段状c転位の導入起源を明らかにし，また，階段状c転位と可動a転位の再結合による非底面すべりの再活性化の可能性を見出すことができた．この結果は研究開始時には予想していなかったもので，当初目的に掲げていた林転位強化とは逆の方向（すなわち弱化）の効果をもたらす結果となったが，マグネシウムのような変形の異方性が強い材料に対して転位の再結合を利用し，従来は非活性なすべり系を活性化できる可能性がある．2021年度の成果に基づき，予想した転位の再結合過程を実験的に検証・証明することで，マグネシウム合金の加工性の改善や当該研究分野の深化につながるものと期待し，判断を(2)とした．
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度までの検討の結果，階段状c転位は非底面すべりの活動に伴うa+c転位の導入とその後のa，およびc転位の分解によって導入されること，クリープ条件下での強度劣化は，階段状c転位とa転位の再結合と非底面すべりの活性化によって生じる機構を提案した．
2022年度では2021年度に引き続き階段状c転位とa転位の再結合と二次すべり系の再活性化の可能性に注目した検討を行う．2021年度の実験結果より，応力加速試験はこの検討に適さないことがわかったため，ひずみ速度としては1E-8/sレベルまたはそれ以下となるような応力下での高温クリープ試験を行い，時間経過に伴うひずみ速度と各種転位密度の変化の相関を明らかにする．また，階段状c転位とa転位の再結合の詳細な機構をTEM観察によって明らかにする．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2021年度は新型コロナ感染症拡大による行動制限が緩和され，2020年度に故障したクリープ試験機の電気炉の修理を含む試験機の調整が済んだことで年度当初からクリープ試験を再開することができた．2021年度は応力変化による加速試験の有効性も兼ねた検討を行ったが，加速試験では当初計画の目的を果たすことが難しいこともわかったため，2022年度は当初の予定通り長時間クリープの実験を行うこととする．
2022年度使用額のうち，富山県産業技術開発センター装置利用分を約400,000円，クリープ試験および組織観察用試料調整用消耗品に約315,000円を計上予定である．
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