2015 Fiscal Year Research-status Report
非固溶性不純物原子が転位の溶質雰囲気引きずり運動と熱間延性に及ぼす影響の解明
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15K06494
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| Research Institution | Kagawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
伊藤 勉 香川高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (00409038)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本間 智之 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50452082)
水口 隆 愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (00462515)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 溶質雰囲気引きずり運動 / 第2相粒子 / 空洞欠陥 / 不純物原子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は計画通りAl-Mg合金（以下，基本合金）を基準とし，それに非固溶性元素としてMn単体，Cr単体，およびMnとCrを同時添加した3種類のモデル合金の圧延板を作成した．基本合金および3種類のモデル合金の高温引張試験を大気中，温度範囲673-723K，初期ひずみ速度範囲0.01-0.1(1/s)において実施し，高温延性および高温変形機構の解析を実施した．基本合金およびモデル合金の圧延ままの平均結晶粒径は約20μmであり，微細結晶粒超塑性変形の主たる変形機構である粒界すべりは生じにくいミクロ組織から構成されている．また，EDX分析を実施した結果，基本合金ではSi単相，Mn単体添加合金ではMnとFe系，Cr単体添加合金ではFe系，Mn，Cr同時添加合金ではMnとFe系の化合物が検出された．基本合金で観察される第2相粒子の面積率は約3%であるのに対し，モデル合金で観察されるそれは約8%であり，意図的に非固溶性不純物原子を添加したモデル合金での第2相粒子の面積率が多い．さらに，Mn単体添加合金とMn，Cr同時添加合金のミクロ組織は熱的に安定であり20μm程度の結晶粒径を維持しているが，基本合金とCr単体添加合金では温度698K以上では熱的に不安定で約300μm程度の粗大粒に成長する．すべての合金でミクロ組織が熱的に安定である温度673Kでの熱間延性を比べるといずれの初期ひずみ速度でも250-300%の巨大伸びが観測される．その高温変形機構はAl原子中のMg原子の相互拡散に律速された溶質雰囲気引きずり機構であった．ただし，モデル合金での空洞欠陥の成長は，基本合金よりも早いことが確認できた．以上のことから，微量の非固溶性不純物原子を意図的に添加した固溶体合金では，熱間延性や高温変形機構は基本合金と同じであるが，空洞欠陥の成長に影響を及ぼすことが明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度はAl-Mg基本合金および3種類のモデル合金について高温引張試験を実施し，熱間延性と高温変形機構の同定，および空洞欠陥形成に関する組織観察を行い，非固溶性不純物原子によって形成される第2相粒子が特に空洞欠陥形成の成長に影響することを明らかにした．この結果は，非固溶性不純物原子によって形成される第2相粒子が本合金の主たる高温変形機構である転位の溶質雰囲気引きずり運動を停止することで，第2相粒子周りに応力集中を発生し，それが空洞欠陥形成を促進するという予測を裏付けるものである．一方，本研究の最終目的はこのような空洞欠陥の発生に及ぼす第2相粒子の種類およびサイズの影響を精査することであり，初年度としては予測どおりの結果が得られたことから本研究がおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は高温変形中の空洞欠陥形成に及ぼす第2相粒子の種類とサイズの影響について精査してゆく．その手法としては，第2相粒子周囲でのEBSP観察や透過型電子顕微鏡による第2相粒子周囲における転位の集積や拡散による応力緩和（転位の消滅）を直接観察することで，空洞欠陥形成（熱間延性）に及ぼす第2相粒子の影響を解明してゆく．ただし，当該年度の結果より，合金によっては温度698K以上ではミクロ組織が熱的に不安定で粒成長を生じやすいことが明らかとなったため，ミクロ組織が熱的に安定である温度673Kでの高温変形における組織観察に限定し研究を遂行してゆく．
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| Causes of Carryover |
当該年度は超塑性に関する国際会議が国内で開催され，それに参加したことで予定の成果報告旅費が節約できたこと，および高温引張試験を中心に実験を行ったため，組織観察に要する消耗品の購入費が発生しなかったために次年度使用額として繰越した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は温度673Kでの高温引張試験条件における組織観察を中心に実験を遂行するため，これに要する組織観察用消耗品こ購入に有効に活用してゆく．
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