| 研究課題/領域番号 |
19K05075
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
齋藤 嘉一 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (10302259)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | Mg-Gd-Zn合金 / 高温変形 / 拡張転位 / Suzuki効果 / TEM/STEM |
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| 研究実績の概要 |
最近申請者等[1]が進めている研究で，マグネシウム(Mg)基希薄固溶体合金の中高温域における変形挙動を調査したところ，特にイットリウム(Y)と亜鉛(Zn)の同時固溶下において高温強度に異例な水準の高まりが発現することを確認した。そこでその成因を最新電子顕微鏡法を駆使して評価したところ，α-Mg母相の最密充填面で活動する拡張転位と溶質原子との化学的相互作用 (Suzuki効果) が活性化して高温塑性に強い影響を及ぼしている結果を得た。これに関連して，当該年度は希土類添加元素としてYの代わりにガドリニウム(Gd)を採用し，Mg-Gd-Zn系固溶体合金の高温変形に伴う拡張転位上の溶質偏析挙動に注目して，高温強度に対する影響の調査を実施した。今回の実験では，Mg99.1Gd0.6Zn0.3，Mg99.4Gd0.6，Mg99.4Zn0.6から成る3種類の過飽和固溶体合金を作製し，試験温度一定下（室温，200℃，300℃）で圧縮挙動を調べたところ，特に3元系合金が高い高温強度を発現することを確認した。また，当該300℃圧縮材のHAADF-STEM観察の結果において，圧縮試験で導入された多数の拡張転位が明瞭なZコントラストを伴って顕在化し，Suzuki効果が活性化した状況を示すと解釈された。以上の成果を，第19回日本金属学会東北支部研究発表会で発表した[2]。
[1] K. Saito, et.al.: 日本金属学会2019年春期講演大会講演概要「Mg-Y-Zn過飽和固溶体合金の高温変形挙動と転位構造（講演番号285）
[2] 浦方政典，齋藤嘉一，佐藤勝彦，木村光彦，石田広巳，Mg-Gd-Zn系合金の高温圧縮挙動と変形組織，ポスター発表，第19回日本金属学会東北支部研究発表会（2010年11月20日，秋田大主幹）
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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
当初の研究計画によれば，当該年度は２項目に注目した調査，つまり1)顕著な高温強度の上昇をもたらす合金元素，つまりSuzuki効果の活性化を促すのに有効な合金構成の検討，2)転位構造解析として，Suzuki効果の強弱（溶質偏析の有無）に伴う転位構造の変化の検証，を予定しており，これらについての調査が順調に進んだ。つまり，合金添加物としてLPSO構造の発現系であれば，高温塑性においてSuzuki効果が発現し，変形応力上昇に寄与することが明らかとなった。この知見を元に，最終年度では，溶質元素の原子分率比を変化させた合金に対し，高温変形とSuzuki効果の関係の調査を進め，当該効果を活性化するための最適組成に関する情報を求める。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終年度は，Mg-Gd-Zn系固溶体合金の高温変形挙動に注目し，Suzuki効果を最大化させて高い高温強度の付与を達成するための冶金学的条件の特定に注力する。そのために，合金組成を溶質元素の原子分率比に注目して変化させた母合金を試験材とし，圧縮試験温度を室温から最大400℃まで変化させて塑性ひずみを導入し，これらの変形組織に対して走査透過型電子顕微鏡法を駆使して評価する。得られたデータを元に，機械的性質と転位組織の関係に関する知見を得る。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
令和２年度においてはコロナ禍の影響を受けて研究計画，ひいては予算執行計画に大きな変更が生じ，例えば一切の研究出張を断念したことなどが原因である。
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