低温粒界拡散、転位拡散の分析電子顕微鏡による研究

利用分析电子显微镜研究低温晶界扩散和位错扩散

基本信息

批准号：
01J10043
负责人：
藤田武志
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ECAP(Equal Channel Angular Pressing)加工でAl固溶体合金を微細粒化し、拡散対を作製してAl中のHg,Znの粒界拡散係数の評価をおこなった。また、モデル合金としてAl-3.7mass%Cu合金を用い、粒界無析出帯における濃度変化を分析電子顕微鏡を用いて測定し、析出時における粒界近傍のCu原子の拡散について定量的に評価した。添加元素としてCu原子と親和力の異なるMg,Sn,Zr元素を選び、Cu原子の拡散に与える影響について調べた。1,偏析の有無について(1)Znを微細粒Al-0.1mol%Scの表面に電着し、拡散熱処理を行い、拡散領域での粒界を分析電子顕微鏡で調べたが偏析は確認できなかった。2,Cu原子の拡散について(1)溶体化熱処理後、水冷した材料において時効温度が下がるにつれて、拡散係数が従来報告されているCuの不純物拡散係数値よりも高い値を示した。その原因は水冷で導入された過剰空孔によるものと考えられた。(2)溶体化処理後、空冷した試料を453Kで時効すると、同温度で時効した水冷材に比べて母相内の析出密度が低いが、粒界近傍の濃度プロファイルに違いは見られなかった。この違いについて、粒界無析出帯の形成メカニズムとして提案されている空孔集合体モデルが考えられた。(3)粒界角度が2°以内の小角粒界を除いては、対応粒界、ランダム粒界および小角粒界において、濃度プロファイルに違いは生じなかった。(4)親和力がCuと大きいMgやSnを添加した場合、453Kの時効では非添加剤に比べて粒界におけるCuの拡散距離が短くなり、拡散係数が減少した。空孔との親和力が大きいがCuとの親和力が小さいZrを添加した場合、どの温度においても拡散係数は同じであった。Cuの拡散は空孔よりもCuとの親和力の大きい元素の添加によって抑制されることがわかった。

在本研究中，通过使用 ECAP（等通道角压制）加工将 Al 固溶体合金细化晶粒并创建扩散对，评估了 Hg 和 Zn 在 Al 中的晶界扩散系数。此外，以Al-3.7mass%Cu合金为模型合金，利用分析电子显微镜测量了晶界无析出区的浓度变化，定量分析了析出过程中Cu原子在晶界附近的扩散情况。评价。选择与Cu原子具有不同亲合力的Mg、Sn和Zr元素作为添加元素，研究了它们对Cu原子扩散的影响。 1.关于有无偏析 (1)在细粒Al-0.1mol%Sc表面电沉积Zn，进行扩散热处理，用分析电子显微镜检查扩散区域的晶界，但没有证实存在隔离。 2、Cu原子的扩散 (1)固溶热处理后，随着水冷材料时效温度的降低，扩散系数表现出比先前报道的Cu杂质扩散系数更高的值。原因被认为是水冷却引入的过多孔隙。 (2) 固溶处理后，空冷样品在453K下时效时，基体内的析出物密度低于相同温度时效的水冷材料，但在附近的浓度分布中没有观察到差异。晶界。针对这种差异，考虑了作为晶界无析出区的形成机制而提出的空位聚集模型。 (3)除晶界角在2°以内的小角晶界外，匹配晶界、随机晶界和小角晶界之间的浓度分布没有差异。 (4)当添加比Cu亲和力更高的Mg或Sn时，与未添加相比，453K时效时Cu在晶界处的扩散距离变短，扩散系数降低。当添加对孔的亲和力大但对铜的亲和力小的Zr时，扩散系数在所有温度下都相同。结果发现，通过添加对 Cu 的亲和力强于对空位的元素的元素，可以抑制 Cu 的扩散。