Mg-Sc系超弾性合金のY添加誘起規則化による常温回復ひずみ量の極大化

通过 Y 添加诱导 Mg-Sc 超弹性合金的规则化最大化室温恢复应变

基本信息

批准号：
21J12146
负责人：
山岸奎佑
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12146/
关键词：
マグネシウム合金超弾性相制御変態誘起塑性

项目摘要

2022年度は、Mg-Sc二元系合金およびYなどのレアアース元素を添加したMg-Sc-X三元系合金において、常温超弾性効果の発現に最適な合金組成の調査を行った。具体的には、Mg-Sc母合金と種々のX元素を用いて、様々な組成を有する二元系および三元系合金を高周波溶解炉を用いて溶製し、常温引張試験やビッカース硬さ試験、変態温度調査（DSC測定）を行った。まず二元系合金においては、Sc量を19.5at.%程度以下とすることで常温超弾性効果が発現することを明らかとした。また、常温超弾性特性の向上に不可欠な結晶粒径粗大化手法についても調査・確立した。更に、100℃×10分間の時効熱処理により母相がB2規則化され、粒径粗大化とB2規則化により、従来合金に匹敵する最大4.6%の常温超弾性ひずみ量を実現した。一方で、19.5at.％Sc以上の組成では、変態誘起塑性（TRIP）効果が発現することを見出し、250MPa程度の引張強度と60%を超える破断伸びを実現、従来Mg合金における強度-延性バランスを克服することに成功した。三元系合金においては、bcc相安定性に注目しSc当量を定義することで、二元系合金と同様に、超弾性およびTRIP効果の発現に最適な組成範囲を見出すことに成功した。また、いずれの元素添加もSc添加の場合よりも大きな固溶強化能を得られることが分かり、超弾性および引張特性の向上に成功した。

在2022财年，我们研究了具有稀土元件（例如Y）以表现出室温超弹性的MG-SC-SC-X三元合金的最佳合金组成。具体而言，使用高频熔化炉以及室温拉伸测试，Vickers硬度测试以及变换温度调查（DSC测量值），使用MG-SC母合金和各种X元素，具有各种组合物的二元和三元合金融化。首先，据透露，在二元合金中，通过将SC含量设置为19.5 at。％％，可以在室温下实现超弹性的效果。我们还研究并建立了一种使晶粒尺寸块状的方法，这对于改善室温性能的超弹性至关重要。此外，通过在100°C下的热处理进行10分钟的热处理，并通过使粒径和排序订购粒径，从而订购了基质期，在室温超弹性应变下最多可与常规合金相当。另一方面，我们发现转化诱导的可塑性（TRIP）效应是开发的，其组成为19.5 at。％sc或更高，并在休息时达到了约250 mPa的拉伸强度，并在休息时伸长超过60％，并成功克服了常规MG Alloys中的强度可耐性平衡。在三元合金中，通过专注于BCC相稳定性并定义了SC等效，我们成功地为开发超弹性和跳闸效应的最佳组成范围，就像二元合金一样。此外，发现任何元素的添加都可以比SC的实心溶液增强能力更大，并且它在改善超弹性和拉伸性能方面已经成功。