| 研究概要 |
ステンレス鋼やアルミニウム合金の結晶構造である、面心立方(fcc)構造を有する金属材料の理想強度までの高強度化に必要な因子を基礎的に探索することを目的として、Al-Zn-Mg系合金を用いた検討を実施した。本系については、転位運動を著しく高強度レベルまで抑制するナノクラスタが冷間加工中に生成することが報告されているが、今年度はまず、この高強度化に及ぼす添加元素や製造プロセスの影響を調査した。Zn,Mg,Cu,Cr,Feの添加量を変化させたAl-Zn-Mg系合金および本系を基本組成とする市販7075合金を試料として用い、溶体化処理後、High Pressure Torsion(HPT)加工により、0～200程度の広い範囲の相当歪が導入されるような塑性変形を与えた。これらの試料を用い、引張試験、硬さ試験による機械的特性評価、電子顕微鏡観察等による組織解析を実施するとともに、一部の試料に関しては3次元アトムプローブ解析も実施した。Zn,Mg,CuはHPT加工による強度上昇にいずれも有効であり、これと対応して結晶粒内にこれらの元素を含むナノクラスタが非常に高密度に分布していた。機械的特性には、HPT加工前の結晶組織や、加工前の室温保持時間も影響を及ぼすことが示唆された。また、HPT加工中に割れが生じて低延性となる事例も多く見られたが、CrおよびFeを含む合金は比較的優れた強度特性のバランスを示し、例えばAl-10%Zn-2%Mg-2%Cu-0.25%Cr-1Fe合金は、HPT加工後に920MPaの引張強さと、5.5%の伸びを示した。
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