固相状態のみならず凝固中の固液2相状態での合金の力学挙動も表現可能な構成式の開発

开发不仅可以表达合金在固态而且可以表达凝固过程中固液两相状态的力学行为的本构方程

基本信息

批准号：
22H01842
负责人：
本山雄一
金额：
$ 11.15万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は固液共存温度域における合金の力学特性の支配因子を明らかにし、得られた知見から固相状態のみならず、凝固中の固液2相状態での力学挙動をも統一的に表現可能な構成式を開発することである。本年度は、高周波誘導加熱方式の半凝固引張試験装置を用いてCu-Sn合金を対象として、固液共存温度域における引張試験を行い、固液共存温度域における力学特性を明らかにした。事前に熱力学計算ソフトウェアによりScheilモデルを用いた凝固計算により、Cu-Sn合金の温度-固相率の関係を明らかにした。得られた温度-固相率の計算データから固相率0.3～0.95の範囲となるように引張温度の設定を行った。引張試験の結果から、おおよそ固相率0.5から強度を生じ始め、固相率0.70から強度が急激に立ち上がり始めることが分かった。固相率0.60、0.90で試験を行った試験片について走査型電子顕微鏡(SEM)による破面観察を行った。固相率0.60の破面は破面全体にデンドライトが観察され、デンドライト間に存在する液膜内で破断したと推測された。一方、固相率0.90の場合は、デンドライト同士が剥離したような様子が観察され、部分的に固着したデンドライト間で割れを生じたと推測された。本試験で得られた半凝固状態のCu-Sn合金の引張強さと、従前の研究で報告のあった半凝固状態のAl-Mg-Si合金の引張強さとの比較も行い、異なる合金でも固相率が同じであれば強度も同様の値となるかどうか、についても検討も行った。比較の結果、Cu-Sn合金の方がより低い固相率から強度を生じ始め、また、同じ固相率においてもCu-Sn合金の方がAl-Mg-Si合金より高い引張強さを有することが分かった。この結果は、同じ固相率であっても、合金が異なれば強度も異なることを示しており、両合金の凝固組織の差が原因であると考えられた。

这项研究的目的是阐明合金在固体液体中的机械特性中的主要因素，不仅在获得的知识中，而且在固体过程中统一了固体液体中的力学行为开发一个可以在中表达的公式。在这个财政年度，使用高频诱导的热凝结张力测试装置在固体液体共存温度范围内为CU-SN合金进行拉伸测试，并阐明了固体液体共存温度范围的机械特性。事先，通过CU-SN合金的温度和固相速率提前阐明了使用Scheil模型的凝血计算。设置了拉伸温度，以便在0.3至0.95的范围内达到获得的温度固定相位速率。从拉伸试验的结果，发现强度从0.5的固相速率开始产生强度，并且强度从0.70的固相速率开始迅速上升。通过扫描电子显微镜（SEM）观察到以0.60和0.90测试的测试片以0.60和0.90进行了测试。假定在整个固相速率为0.60的整个破坏过程中都观察到了树突，并且在树突之间存在的液体膜中被损坏。另一方面，在固相速率为0.90的情况下，假定观察到树突状的状态被观察到，并且部分卡在树突状状态。比较在此测试中获得的CU-SN合金的拉伸强度与先前研究中报告的半凝-AL-MG-SI合金的拉伸强度进行比较，我们还研究了不同的合金。值如果相位速率相同。进行了比较，Cu-SN合金开始从较低的固体速率产生强度，即使在相同的固相速率下，Cu-SN合金具有比Al-MG-SI合金更高的拉伸强度。我明白。该结果表明，如果合金不同，即使是相同的固相速率也有所不同，并且两种合金的煤层组织的差异被认为是原因。