• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2021 Fiscal Year Annual Research Report

Modified design for aluminum-based superalloys for improvement of creep rupture life at elevated temperatures above 200 degrees C

Research Project

Project/Area Number 20H02462
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

高田 尚記  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70432523)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsアルミニウム合金 / 析出 / 計算状態図 / 合金設計 / 熱処理
Outline of Annual Research Achievements

Al-Zn-Mg-Cu-Ni5元系改良合金設計に資する本5元系の熱力学データベースの構築を実施した.実験的には,T-Al6Mg11Zn11相強化型であるAl-5Mg-3.5Zn (at.%) を基本組成とし,4Ni,3Ni-1Cu, 2Ni-2Cu, 3Ni-1Cu, 4Cuと添加した5元系合金を,高周波溶解炉を用いて作製した。それらの合金に,溶体化処理温度に対応する480℃において240時間保持を行い,それらの構成相(平衡相)の同定を行った。また,構成相のEDSを用いた元素分析を行い,各相におけるCu及びNi元素の分配係数を求めた。これらの溶体化処理材に時効処理温度に対応する300℃において長時間保持を行い,300℃における平衡相の同定も行った。以上の実験結果を基にα-Al母相とT相の2相域及びAl3(Cu,Ni)2相を含む相領域を再現するように,T相や他の構成相の熱力学パラメータを調整した。実験的に同定したAl-Zn-Mg-Cu-Ni5元系の相領域を再現した熱力学データベースを用いて,状態図計算を行い,Al-3.5Zn-5Mg-2Cu-2Ni(at%)5元系改良合金を設計した.改良設計した5元系合金を実際に作製し,その200℃及び300℃の時効析出挙動を調べた.本改良設計合金は,200℃/105MPaの条件にて,基本合金の10倍以上のクリープ破断寿命を示すことを明らかにした。また,改良設計合金の強度と変形機構の解明を試みる「SEM内その場観察引張試験機」を導入し,本試験機を用いた実験方法を確立した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

2年目終了時において,200℃における高強度・クリープ高寿命を持つ改良合金の設計(Al-5Mg-3.5Zn-2Cu-2Ni5元系合金)が創製することができた。(当初の研究目的を達成した)

Strategy for Future Research Activity

更なる高強度化・クリープ長寿命化を目指し,Al中の拡散速度が低く,比較的多く固溶できるTiを微量添加した改良設計合金(Al-5Mg-3.5Zn-2Cu-2Ni5元系合金)を作製する.本合金の200℃及び300℃における析出挙動を調査し,析出相及びそれらの成長挙動に及ぼす微量Ti元素(母相に固溶する)の影響を解明する.また,200℃におけるクリープ破断寿命に及ぼす微量Ti元素の影響も併せて調査する.

  • Research Products

    (19 results)

All 2022 2021

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 4 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Solidification microstructure and room-temperature fracture toughness of Al-based cast alloys prepared through eutectic reactions in Al-Mg-Zn ternary system2022

    • Author(s)
      Okano Naoki、Aikawa Motonari、Takata Naoki、Suzuki Asuka、Kobashi Makoto
    • Journal Title

      Journal of Japan Institute of Light Metals

      Volume: 72 Pages: 79~87

    • DOI

      10.2464/jilm.72.79

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Design and Microstructural Control of Heat-Resistant Aluminum Wrought Alloys Based on Calculated Phase Diagrams2022

    • Author(s)
      Takata Naoki、Suzuki Asuka、Kobashi Makoto
    • Journal Title

      Materia Japan

      Volume: 61 Pages: 195~201

    • DOI

      10.2320/materia.61.195

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of Added Fourth Elements on Precipitation in Heat-Resistant Al?Mg?Zn Ternary Alloys2022

    • Author(s)
      Ishii Hiroki、Takagi Rikito、Takata Naoki、Suzuki Asuka、Kobashi Makoto
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 63 Pages: 513~521

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-L2021021

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] High-temperature strength sustained by nano-sized eutectic structure of Al?Fe alloy manufactured by laser powder bed fusion2022

    • Author(s)
      Wang Wenyuan、Takata Naoki、Suzuki Asuka、Kobashi Makoto、Kato Masaki
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering: A

      Volume: 838 Pages: 142782~142782

    • DOI

      10.1016/j.msea.2022.142782

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Precipitation morphology and kinetics of T-Al6Mg11Zn11 intermetallic phase in Al?Mg?Zn ternary alloys2021

    • Author(s)
      Takata Naoki、Takagi Rikito、Li Ruoqi、Ishii Hiroki、Suzuki Asuka、Kobashi Makoto
    • Journal Title

      Intermetallics

      Volume: 139 Pages: 107364~107364

    • DOI

      10.1016/j.intermet.2021.107364

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of added fourth elements on precipitation in heat-resistant Al-Mg-Zn ternary alloys2021

    • Author(s)
      Ishii Hiroki、Takagi Rikito、Takata Naoki、Suzuki Asuka、Kobashi Makoto
    • Journal Title

      Journal of Japan Institute of Light Metals

      Volume: 71 Pages: 275~282

    • DOI

      10.2464/jilm.71.275

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Precipitation Hardening at Elevated Temperatures above 400 °C and Subsequent Natural Age Hardening of Commercial Al?Si?Cu Alloy2021

    • Author(s)
      Li Ruoqi、Takata Naoki、Suzuki Asuka、Kobashi Makoto、Okada Yuji、Furukawa Yuichi
    • Journal Title

      Materials

      Volume: 14 Pages: 7155~7155

    • DOI

      10.3390/ma14237155

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Al-Mg-Zn-Cu-Ni5元系合金の高温時効に伴う金属間化合物相の析出2022

    • Author(s)
      Li Ruoqi、髙田 尚記、鈴木 飛鳥、小橋 眞
    • Organizer
      日本金属学会 第170回春期講演大会
  • [Presentation] Al-Fe-Mn合金粉末を用いたレーザ粉末床溶融結合法の造形性に及ぼすレーザ条件の影響2022

    • Author(s)
      王 文苑、高田 尚記、鈴木 飛鳥、小橋 眞、加藤 正樹
    • Organizer
      日本金属学会 第170回春期講演大会
  • [Presentation] Al-Mg-Zn3元系の共晶反応を利用したAl基鋳造合金の凝固組織と室温靭性2021

    • Author(s)
      岡野直輝,相川宗也,高田尚記,鈴木飛鳥,小橋 眞
    • Organizer
      軽金属学会 第140回春期大会
  • [Presentation] 汎用Al-Si-Cu合金の400℃以上の高温における析出とその後の自然時効硬化2021

    • Author(s)
      黎若琪,高田尚記,鈴木飛鳥,小橋 眞,岡田裕二,古川雄一
    • Organizer
      軽金属学会 第140回春期大会
  • [Presentation] レーザ粉末床溶融結合法によるα-Al/T-Al6Mg11Zn11二相共晶合金の積層造形2021

    • Author(s)
      崎啓人,王文苑,高田尚記,鈴木飛鳥,小橋 眞,加藤正樹
    • Organizer
      軽金属学会 第140回春期大会
  • [Presentation] 過共晶Al-Fe合金積層造形体の高温強度2021

    • Author(s)
      王 文苑、高田 尚記、鈴木 飛鳥、小橋 眞、加藤 正樹
    • Organizer
      日本金属学会 第169回秋期大会
  • [Presentation] Al-Si-Cu鋳造合金の400℃以上の高温時効硬化及びその後の自然時効2021

    • Author(s)
      黎若琪,高田尚記,鈴木飛鳥,小橋 眞,岡田裕二,古川雄一
    • Organizer
      日本金属学会 第169回秋期大会
  • [Presentation] Al-Mg-Zn3元系共晶合金の凝固組織と室温破壊靭性2021

    • Author(s)
      岡野 直輝、相川 宗也、髙田 尚記、鈴木 飛鳥、小橋 眞
    • Organizer
      日本金属学会 第169回秋期大会
  • [Presentation] 耐熱アルミニウム合金設計に資するAl-Mg-Zn-Cu-Ni 5元系における相平衡の同定2021

    • Author(s)
      石井 大貴、高田 尚記、鈴木 飛鳥、小橋 眞
    • Organizer
      日本金属学会 第169回秋期大会
  • [Presentation] α-AlT-Al6Mg11Zn11二相共晶合金積層造形体の微視組織とその熱処理の影響2021

    • Author(s)
      崎 啓人、王 文苑、高田 尚記、鈴木 飛鳥、小橋 眞、加藤 正樹
    • Organizer
      日本金属学会 第169回秋期大会
  • [Presentation] Influence of Cu and Ni additions on precipitation of intermetallic phases in heat-resistant Al-Mg-Zn ternary alloy2021

    • Author(s)
      Hiroki Ishii, Rikito Takagi, Naoki Takata, Asuka Suzuki, Makoto Kobashi
    • Organizer
      The Material Research Meeting 2021 :MRM2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High Temperature Strength and Thermal Stability of Additive- Manufactured Hypereutectic Al-Fe Alloy2021

    • Author(s)
      Wenyuan Wang, Naoki Takata, Asuka Suzuki, Makoto Kobashi, Masaki Kato
    • Organizer
      The Material Research Meeting 2021 :MRM2021
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-12-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi