IMC粒子に起因するAl-Zn-Mg合金の水素脆性・延性破壊の競合理解

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K14037
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分18010:材料力学および機械材料関連
• 研究機関: 岩手大学
• 研究代表者: 清水 一行 岩手大学, 理工学部, 助教 (30748760)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 水素脆性 / アルミニウム合金 / 放射光X線CT / 変形破壊挙動 / 水素トラップ / 金属間化合物粒子 / Al-Zn-Mg合金

研究成果の概要

Al-Zn-Mg合金の高強度化において水素脆化の克服が課題となっている。具体的な克服方法として、本研究では金属間化合物粒子の分散を提案した。放射光3D/4D破壊挙動解析および水素分布解析を駆使し、粒子分散によるAl-Zn-Mg合金の高強度化・高延性化に挑戦した。
主な金属間化合物粒子として、Al7Cu2Fe粒子およびMn系粒子を選定した。研究の結果、Mn添加合金では、内部水素トラップ能が高いMn系分散粒子が形成され、水素脆性が抑制されることを実験・計算の両面で実証できた。Mn系粒子は、Al7Cu2Feよりも微細に形態制御可能であることから、合金の力学特性改善に資する粒子として強く期待できる。

自由記述の分野

水素脆性

研究成果の学術的意義や社会的意義

Al-Zn-Mg合金は代表的な高強度アルミニウム実用合金であり、航空機や新幹線など重量比強度が要求される部材に用いられている。輸送コストや環境負荷の観点から高強度化が希求されているが、水素脆化がそれを阻んでいた。本研究では、新しい水素脆化の克服法として粒子分散を学術的に探究した。合金の内部に墓相と異なる第二相を形成させ、これに水素を固定させるという視点は新奇であり、今後は学術的・産業的展開を大いに期待できる。