マグネシウム合金の高温変形中の動的組織変化の定式化とそれを利用した高性能化

镁合金高温变形过程中动态结构变化的制定以及利用它们改进性能

• 批准号: 08J10268
• 负责人: 徐 世偉
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J10268/
• 关键词: 汎用マグネシウム合金; 均質化処理条件; 鍛造加工; 再結晶メカニズム; 組織変化; 動的析出; 時効処理; 機械的性質; マグネシウム合金; 高温圧縮変形; 均質化処理; 再結晶粒径; 動的再結晶

通常、鍛造加工には加工性改善のために予め組織制御した押出し材が使用されるが、本研究では汎用マグネシウム合金の連続鋳造材(高アルミニウム含有AZ91合金および1mass%のCaを添加したAZX911合金)をそのまま鍛造加工に使用し、その加工中の再結晶メカニズムと組織変化に及ぼす素材の均質化処理条件、ひずみ速度、加工温度の影響を詳細に調べ、その成果を組織制御へと展開し、マグネシウム合金鍛造材の高強度、高延性化を低コストで達成することを目指した。成果は以下のとおりである。(1)AZ91合金およびAZX911合金の連続鋳造材と均質化処理材の高温圧縮に伴うミクロ組織変化を、後方散乱電子回折法を用いて詳細に検討した。その結果、両合金とも粒内ではまず(10-11)圧縮双晶が生じ、その双晶内に(10-12)引張双晶が生じる二重双晶が形成され、さらに二重双晶内部でのすべり変形と動的回復を伴った転位の再配列により形成される小傾角粒界が大傾角化し、新粒が形成されるという(10-11)-(10-12)二重双晶を伴った動的な連続再結晶(CDRX)が生じる。均質化処理により粒内の溶質濃度を高めた試料では、圧縮加工中に再結晶粒界にMg_<17>Al_<12>(β)相の動的析出も生じ、再結晶粒の粗大化が顕著に抑制される。その成果をもとに高性能化を目指した組織制御を提案し、実証するなど、新たな展開へ向けた研究へと進展させている。(2)圧縮材の再結晶組織に及ぼす圧縮条件の影響を調べ、温度が低く、ひずみ速度が大きいほど再結晶率は低くなり、再結晶粒径は微細になるものの、粒内の溶質濃度が高く、加工温度が低いほど動的に不連続析出するβ相の粒界ピン止めによる再結晶粒粗大化効果が顕著に現れるようになり、その結果、再結晶粒径は従来報告されているような温度補償ひずみ速度(Zener-Hollomonパラメータ)だけでは一義的には表せず、温度に強く依存する。(3)圧縮まま材の引張強さおよび0.2%耐力は低温圧縮中に多量に動的析出するβ相、再結晶粒微細化および強い底面集合組織の形成により改善され、T5処理材では圧縮温度が高くなるほど時効中に微細なβ相が多量に析出するため、引張強さおよび0.2%耐力とも顕著に向上し、鋳造材を用いても加工条件の最適化により既存の展伸用6061アルミニウム合金T6処理材に匹敵する引張特性が得られることを明らかにした。これらの成果は、今年度に第一著者として既に国際学術誌に4本掲載した。さらに、国際会議でも2回日頭発表を行い、「The 1st Japan-China Magnesium Workshop」および「The 3rd Asian symposium on Magnesium Alloys(ASMA-III」では優秀ポスター発表賞を受賞した。

通常，锻造时使用预先控制组织以提高加工性的挤压材料，但在本研究中，我们使用通用镁合金的连续铸造材料（高铝含量AZ91合金和添加1质量％Ca的AZX911合金） .) 可以直接伪造。我们详细研究了材料均质化加工条件、应变速率和加工温度对加工过程中再结晶机制和微观结构变化的影响，并将结果应用于微观结构控制，目的是以低成本实现高强度和延展性。结果如下。 (1) 使用背散射电子衍射详细研究了连铸和均质化 AZ91 和 AZX911 合金因高温压缩而引起的微观结构变化。因此，在两种合金中，首先在晶粒内形成 (10-11) 压缩孪晶，然后在孪晶内形成 (10-12) 拉伸孪晶，然后在双孪晶内部形成滑移变形和动态恢复。 (10-11)-(10-12)双孪晶动态连续重排，其中位错重排形成的小角度晶界变成大角度并形成新晶粒(CDRX)。在通过均质化提高晶粒内溶质浓度的样品中，压缩过程中在再结晶晶界处也发生Mg_ 17 Al_ 12 (β)相的动态析出，从而显着抑制了再结晶晶粒的粗化。 。根据这些结果，我们正在推进新发展的研究，例如提出和演示旨在提高性能的组织控制。 (2)考察压缩条件对压缩材料再结晶组织的影响，温度越低，应变速率越高，再结晶速率越低，再结晶晶粒尺寸越小，但晶粒中的溶质浓度β相的晶界随着加工温度的降低而动态地不连续地析出。由于钉扎导致的再结晶晶粒粗化效应变得明显，因此，再结晶晶粒尺寸不能仅由先前报道的温度补偿应变率（Zener-Hollomon 参数）唯一地表达，而强烈依赖于温度。 (3)由于低温压缩过程中动态析出大量β相，细化再结晶晶粒，形成牢固的基底织构，从而提高了压缩态材料的抗拉强度和0.2%屈服强度。该值越高，时效时形成的β相越细小。由于析出量大，抗拉强度和0.2%屈服强度均显着提高，即使使用铸造材料，通过优化加工条件，也能获得与现有T6加工的变形材料用6061铝合金相当的拉伸性能。揭示了这一点。该成果今年已以第一作者身份在四本国际学术期刊上发表。此外，他曾两次在日本国际会议上发表演讲，并在“第一届日中镁研讨会”和“第三届亚洲镁合金研讨会（ASMA-III）”上获得优秀海报展示奖。

项目成果

Compressive deformation of Mg-Zn-Y-Zr alloy processed by equal channel angular pressing

• DOI: 10.1016/j.msea.2006.09.160
• 发表时间: 2008-06
• 期刊: Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing
• 影响因子: 6.4
• 作者: M. Zheng;S. W. Xu;X. Qiao;K. Wu;S. Kamado;Y. Kojima

Mg-9, 10mass%Al-0. 7mass%Zn合金の高温圧縮変形組織に及ぼすCa添加の影響

Ca添加量对Mg-9、10mass%Al-0.7mass%Zn合金高温压缩变形组织的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: 徐世偉;松本尚也;春原宏樹;本間智之;鎌土重晴;小島陽
• 通讯作者: 小島陽

Microstructural changes of aged AZ91 magnesium alloy with hotcompressive deformation

时效AZ91镁合金热压缩变形的显微组织变化

• 发表时间: 2008
• 作者: S. W. Xu;N. Matumoto;H. Sunohara;S. Kamado;T. Homa;Y. Kojima
• 通讯作者: Y. Kojima

High temperature tensile properties of as-cast Mg-Al-Ca alloys

• DOI: 10.1016/j.msea.2009.02.024
• 发表时间: 2009-05-25
• 期刊: MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
• 影响因子: 6.4
• 作者: Xu, S. W.;Matsumoto, N.;Kojima, Y.
• 通讯作者: Kojima, Y.

Mg-3. 7%Al-3. 3%Ca-03%Mn合金熱間加工材の室温および高温における機械的性質

7%Al-3%Ca-03%Mn合金热加工材料的室温和高温力学性能。

• 发表时间: 2008
• 作者: 春原宏樹;松本尚也;徐世偉;本間智之;鎌土重晴;小島陽
• 通讯作者: 小島陽