Elucidation of strengthening mechanisms in nano-precipitated aluminum alloys by in-situ TEM observation and dislocation dynamics

通过原位 TEM 观察和位错动力学阐明纳米沉淀铝合金的强化机制

基本信息

批准号：
21H01649
负责人：
廣澤渉一
金额：
$ 11.56万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

①アルミニウム中を運動する転位のすべり系を同定するため，工業用純アルミニウムA1050冷間圧延材のTEM内その場引張試験を行った．転位の張り出しの様子から運動転位の転位線方向や運動方向を評価し，さらに引張方向や転位線コントラストの消滅条件を考慮して，バーガースベクトルを特定，妥当なすべり系の候補を選択した．さらに，自作のプログラムの解析結果と実際に観察された転位の運動を比較することで，転位の種類（刃状転位，らせん転位，混合転位）を確定することにも成功した．最終年度は，離脱角の補正手法を拡張し，現在の手法では適用できない条件でも補正を可能にすることで，さらに転位と析出物の相互作用について議論していくことを考えている．②分子動力学法を用いて各種アルミニウム合金結晶モデルのせん断変形シミュレーションを行い，得られた応力変化から固溶強化量や析出強化量を定量評価した．例えば，Al-MgおよびAl-Cu合金固溶体モデルから得られた固溶強化量は，Labuschの理論式から求めた値と良く一致し，構築したシミュレーションモデルならびに使用したポテンシャルの妥当性が示された．さらに，{111}または{100}を晶癖面とする板状析出物を含むGPゾーンモデルからは，{111}GPゾーンがサイズや析出物数のどちらにも析出強化量が線形増加するのに対して，{111}GPゾーンは析出物数には線形増加するものの，ある程度サイズが大きくなると，ほとんど強化量が増加せず，転位の張出し量も一定となることがわかった．そのため，それぞれのGPゾーンで異なる応力場が形成，方位ごとに強化機構や強化量が異なることが示唆された．

① 为了确定铝中位错运动的滑移系，对冷轧工业纯铝A1050进行了TEM原位拉伸试验。我们从位错悬垂状态评估了运动位错的位错线方向和运动方向，并进一步考虑了位错线对比度的拉伸方向和消光条件，以识别Burgers矢量并选择合理的滑移系候选。此外，通过将自写程序的分析结果与实际观察到的位错运动进行比较，他们成功地确定了位错的类型（刃型位错、螺型位错、混合位错）。在最后一年，我们计划扩展分离角校正方法，以便能够在当前方法无法应用的条件下进行校正，并进一步讨论位错和析出物之间的相互作用。 ②采用分子动力学方法对各种铝合金晶体模型进行剪切变形模拟，根据得到的应力变化定量评价固溶强化和析出强化的量。例如，从 Al-Mg 和 Al-Cu 合金固溶体模型获得的固溶强化量与 Labusch 理论公式计算的值非常吻合，证明了所构建的模拟模型的有效性和所使用的潜力。．此外，包含具有{111}或{100}习性面的板状析出物的GP区模型表明，{111}GP区中的析出强化量随着析出物的尺寸和数量线性增加。 {111}GP区的析出相数量呈线性增加，一旦尺寸增加到一定程度，强化量几乎不增加，位错突出量保持恒定。这表明每个GP区域形成不同的应力场，并且强化机制和强化量根据方向而不同。