固溶強化と結晶粒微細化強化を併用した析出強化トリプル超ジュラルミンの開発

采用固溶强化和晶粒细化强化的沉淀强化三重超级硬铝的开发

基本信息

批准号：
16J07050
负责人：
増田高大
金额：
$ 2.18万
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：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J07050/
关键词：
巨大ひずみ加工アルミニウム合金結晶粒微細化高強度

项目摘要

前年度までの研究で、A2024合金に高圧ねじり(High-Pressure Torsion)加工を利用し、本研究の目標である1 GPaの引張強度を達成した。さらにその微細構造を高分解能電子顕微鏡や3次元アトムプローブ分析により解析し、主要添加元素であるCuおよびMgが小角粒界を含めた結晶粒界上に偏析することを明らかにした。本年度は、このような観察結果をもとに1 GPaの引張強度の定量性について金属材料の強化メカニズムから評価した。一般に大角粒界は転位の運動を妨げる役割を果たし、ホール・ペッチの関係により結晶粒が小さいほど材料強度が向上する。一方で、これまで小角粒界の存在は材料強度に大きく寄与しないとされてきた。小角粒界を効果的に利用することは、大角粒界と比べて、より小さなスケールでの強化が可能となる。本研究では従来の強化機構に加え、溶質原子が偏析した小角粒界も材料強度に繋がるとして理論的に強度を算出し、超高強度化に至るメカニズムを解明した。これにより、小角粒界への偏析は材料強度への寄与が大きく、超高強度アルミニウム合金の実現に重要な因子であることを明らかにした。またAl-Fe合金の高強度化にも取り組んだ。Al中のFeは固溶量が0.052wt%と少なく、過剰のFeが含まれると凝固過程でAl3FeやAl6Feが形成されて延性が低下する。一方、Feはリサイクルの過程で蓄積されることから、不純物であるFe元素の有効活用が期待される。本研究でAl-2wt%Fe合金に巨大ひずみ加工を施すことで、超々ジュラルミンの強度に匹敵することを示し、その後の時効処理により700MPa以上へ向上できることを明らかにした。さらに、その微細組織は時効中も安定で、ピーク時効時においてもサブミクロンレベルの超微細粒組織が維持されることを示した。この結果は、国際学会（ICAA16：カナダ）で成果報告した。

在我们去年的研究中，我们对A2024合金进行了高压扭转加工，以达到1GPa的抗拉强度，这是本次研究的目标。此外，使用高分辨率电子显微镜和三维原子探针分析对微观结构进行了分析，结果表明主要添加元素Cu和Mg在晶界上偏析，包括小角度晶界。今年，我们基于这些观测结果，从金属材料的强化机制的角度评估了1 GPa抗拉强度的定量特性。一般来说，大角度晶界起到阻碍位错运动的作用，并且由于Hall-Petch关系，晶粒越小，材料强度越高。另一方面，人们相信小角度晶界的存在对材料强度没有显着贡献。与大角度晶界相比，有效利用小角度晶界可以实现更小规模的强化。在这项研究中，除了传统的强化机制之外，我们还假设溶质原子偏析的小角度晶界与材料强度相关，从理论上计算了强度，并阐明了导致超高强度的机制。这表明小角度晶界偏析对材料强度有很大贡献，是实现超高强度铝合金的重要因素。我们还致力于提高铝铁合金的强度。 Fe在Al中的固溶量小至0.052wt%，如果含有过量的Fe，则在凝固过程中形成Al3Fe和Al6Fe，导致延展性下降。另一方面，由于Fe在回收过程中积累，因此有望有效利用杂质Fe元素。在这项研究中，我们表明，通过对Al-2wt%Fe合金进行大应变加工，其强度可与超超级硬铝相媲美，并且通过后续时效处理可将其强度提高到700 MPa以上。此外，结果表明，时效过程中显微组织是稳定的，即使在峰值时效时也能保持亚微米级的超细晶粒结构。这些结果在国际学术会议（ICAA16：加拿大）上报告。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of ultra high strength (1GPa) aluminum alloy using severe plastic deformation under high pressure

利用高压下剧烈塑性变形开发超高强度（1GPa）铝合金

DOI：
10.2464/jilm.67.519
发表时间：
2017
期刊：
Journal of Japan Institute of Light Metals
影响因子：
0
作者：
Masuda Takahiro;Horita Zenji
通讯作者：
Horita Zenji

Fabrication of high-strength and high-ductility laminated A2024 aluminum alloy/aluminum composite by severe plastic deformation under high pressure

高压剧烈塑性变形制备高强高塑层状A2024铝合金/铝复合材料

DOI：
10.2464/jilm.67.179
发表时间：
2017
期刊：
Journal of Japan Institute of Light Metals
影响因子：
0
作者：
T. Masuda;Z. Horita
通讯作者：
Z. Horita

Incremental Feeding High-Pressure Sliding for Achieving Large Area of Severe Plastic Deformation

增量加料高压滑动实现大面积剧烈塑性变形

DOI：
10.2320/jinstmet.j2017038
发表时间：
2018
期刊：
Journal of the Japan Institute of Metals and Materials
影响因子：
0.5
作者：
Y. Takizawa;K.Watanabe;T. Kajita;K. Sumikawa;T. Masuda;M. Yumoto;Y. Otagiri;Z. Horita
通讯作者：
Z. Horita

長尺線材の製造方法

长线材的制造方法