階層的マルチモーダル微細組織制御によるマグネシウム合金の強靭性化

通过分级多模态微观结构控制强化镁合金

基本信息

批准号：
21J13431
负责人：
西本宗矢
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kumamoto 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

项目摘要

Mg合金は、その軽量性からAl合金に代わる軽量構造材料として注目されている。その中でLPSO型Mg-Zn-Y系急冷合金は高強度と高耐食性を有することから、航空機の本体構造部材への適用が期待されている。本研究では、Mg-Zn-Y系急冷合金の強靭化とそのメカニズムの解明を目的に、Mg-Zn-Y系急冷合金の急冷条件、熱処理条件、押出条件といった合金製造プロセス条件ならびに合金組成の探査を行い、その引張特性および破壊靭性特性を評価した。その結果、特に急冷時の冷却速度と押出前熱処理により、結晶粒度分布、転位密度分布、結晶方位および第二相であるLPSO相の形態といったマルチモーダル組織因子を効果的に制御することができ、高強度・高破壊靭性を発現する合金を開発することができた。破壊靭性の改善には、強度、延性、加工硬化能の両立とき裂偏向の促進が有効であり、これらの挙動に影響を及ぼす結晶粒度分布、転位密度分布、LPSO相の形態といった複数の組織因子が明らかとなった。α-Mg相領域においては、転位密度の高い①加工粒および②超微細再結晶粒、転位密度の低い③微細再結晶の三つの領域を形成させることが強度、加工硬化能、延性の両立に有効であることが明らかとなった。また、LPSO相領域においては、LPSO相の形態がプレート状からブロック状に変化することで、二次き裂やマイクロクラックの形成が促進され、破壊靭性が改善されることが明らかとなった。マルチモーダル組織の形成は、押出固化成形前の急冷薄帯の組織が大きく影響を及ぼすことから、強靭化のためのマルチモーダル組織制御には急冷薄帯における初期組織の制御が重要であることがわかった。

镁合金由于其重量轻，作为可以替代铝合金的轻质结构材料而受到人们的关注。其中，LPSO型Mg-Zn-Y快凝合金具有高强度和高耐腐蚀性，有望应用于飞机机身结构件。本研究对Mg-Zn-Y快凝合金的淬火条件、热处理条件、挤压条件等合金制造工艺条件以及合金成分进行了研究，旨在提高合金的韧性。对其快速凝固的Mg-Zn-Y合金进行了探索，并对其拉伸性能和断裂韧性性能进行了评价。因此，可以有效地控制多峰结构因素，例如晶粒尺寸分布、位错密度分布、晶体取向和第二LPSO相的形态，特别是通过淬火和预挤压热处理期间的冷却速率。一种具有高强度和断裂韧性的合金。为了提高断裂韧性，同时实现强度、延展性和加工硬化性并促进裂纹偏转是有效的，而影响这些行为的多种微观结构因素，如晶粒尺寸分布、位错密度分布和LPSO相形态是有效的方法提高断裂韧性变得清晰。在α-Mg相区域中，通过形成三个区域，可以同时实现强度、加工硬化性和延展性：（1）高位错密度的加工晶粒，（2）超微细再结晶晶粒，（3）细小再结晶晶粒位错密度低，这一点已经很明显。此外，在LPSO相区，LPSO相的形貌从板状转变为块状，促进了二次裂纹和微裂纹的形成，提高了断裂韧性。由于多峰组织的形成很大程度上受挤压凝固前淬火带的结构影响，因此控制淬火带的初始结构对于控制多峰组织进行增韧非常重要。