2009 Fiscal Year Annual Research Report
Sc含有Al-Mg合金及びAl-Mg-Si合金の高温疲労特性の評価と改善
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19760063
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
渡邊 千尋 Kanazawa University, 機械工学系, 准教授 (60345600)
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| Keywords | 機械材料 / 金属疲労 / Sc含有Al合金 |
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| Research Abstract |
現在自動車車体用Al合金として代表的な5000系Al-マグネシウム(Mg)合金及び6000系Al-Mg-シリコン(Si)合金に,高温における材料組織の安定化を目的としてスカンジウム(Sc)を添加し,150～250℃の範囲で高温疲労特性の評価を行う.加えて得られた知見をフィードバックし微視組織制御による高温疲労特性の改善を目的とする.
平成21年度は,平成20年度に引き続き,Scを添加したAl-Mg-si合金の析出挙動の疲労試験と内部転位組織の関連性について調査を行った.二段時効を利用し,直径約10nmのAl_3Sc粒子と棒状β'(Mg_2Si)粒子を二重分布化した試料を用いて,室温及び高温の疲労試験を行った.その結果,室温において,繰返し数に対して応力ひずみ振幅の変化を表した繰返し硬化曲線において,Scを含まない合金では初期硬化の後に疲労軟化を示した.一方で,Scを含有する合金では初期硬化の後に塑性ひずみ振幅は飽和した.疲労軟化を示した試料表面ではすべり帯が観察され,変形の局在化が認められた.試料内部を観察するとバンド状の転位組織が形成しており,表面観察結果と良く対応している.また,このすべり体内で棒状β'粒子が運動転位により繰り返しせん断を受け破壊していることも明らかにした.一方,塑性ひずみ振幅が飽和したSc含有合金ではすべり帯が観察されず,また試料内部においても明確な転位組織は形成しておらず,転位は巨視的に均一に分布していた.高温においても,疲労挙動や内部転位組織は室温の場合とほぼ変わらなかった.しかし,疲労寿命は室温と比較して大きく低下した.これは,時効処理中に形成した粒界近傍の無析出物帯(PFZ)の存在のため,高温下では粒界すべりが生じ,それを起点として,粒界破壊が生じる事を明らかにした
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