Ultra-high cycle fatigue strength of hierarchical anisotropic nanostructured alloys by precision structural analysis

精密结构分析分级各向异性纳米结构合金的超高周疲劳强度

基本信息

批准号：
22K03828
负责人：
陳強
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

本年度の研究計画として、固溶処理で結晶粒内に形成されたラメラ状長周期積層構造相(以下LPSO相と呼ぶ)と粒界に形成されたブロックLPSO相の影響微視的硬質層（ラメラLPSO相）と軟質層（ナノスライスMg相）の相互積層により構築される階層異方性ナノ構造高強度Mg-Gd-Y-Zn-Mn系合金押出材について、（１）超高サイクル疲労における疲労強度に及ぼす階層異方性ナノ構造組織の影響と（２）１～数結晶粒程度の微小き裂の発生と伝ぱに及ぼす階層異方性ナノ構造の影響を精密構造解析により調べる。（１）超高サイクル疲労における疲労強度に及ぼす階層異方性ナノ構造組織の影響に関して：高強度（耐力：押出材509 MPa、時効材571 MPa）とある程度の延性（伸び率：押出材5.4%、時効材3.7%）を兼ね備えたMg-Gr-Y-Zn系合金を用いて、室温大気中で超音波疲労実験を行った。Mg-Gr-Y-Zn系合金の疲労強度を1千万回時間強度で比較した場合、鋳造また固溶状態では約60 MPaで非常に低く、押出加工とピーク時効処理状態では時間強度がそれぞれ150 MPaと180 MPaとなり、鋳造状態と固溶状態の時間強度に比べると約150~200%も上昇した。（２）き裂発生と伝ぱ挙動に及ぼす階層異方性ナノ構造組織の影響に関して：微小き裂の発生及び初期き裂の伝ぱを計測するため、疲労試験を所定のサイクルで中断しながら実施した。き裂の表面連続観察はレプリカ法および光学顕微鏡による直接観察法にて行い、疲労破面の解析は走査型電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡を用いて実施した。押出加工で導入した強い底面集合組織を形成する末再結晶領域と、微細で比較的ランダム配向した再結晶粒領域からなるバイモーダル組織が底面すべりやき裂の発生にどのように影響したのかを検証した。関連課題の研究論文2件を投稿した。

作为今年的研究计划，层状长周期层压结构阶段（以下称为LPSO相称为LPSO相）是通过固体溶液处理形成的，在晶粒边界形成的粒子边界形成的块LPSO阶段，用于层次结构，用于层次结构，用于层次的各向同性纳米结构高强度高强度MG-GD-Y-ZN-MG-GD-Y-ZN-MGN-Y-ZN-MECTRAM INSTRAIN IMSTICT INCTRAIN INSTRUCT INSTRUCT INCTER INSTRUCT INCTER INSTRUCT INCTICT INCTICT INSTRUCT INSTRUCT INCTUAL INSTRUAT INST IDER构造。（层状LPSO相）和软层（纳米LPSO相），我们研究（1）在超高循环疲劳期间层次各向异性纳米结构对疲劳强度的影响，（2）层次纳米结构对一代晶体构造的产生和传播的影响。（1）使用MG-Gr-Y-ZN合金在室温大气中进行了超高周期疲劳中层次各向异性纳米结构对疲劳强度的影响：超声疲劳实验在室温大气中进行了高强度（509 MPA，571 MPA）和一定程度的D型（Ellosition）的材料（3.4％）。在比较Mg-g-Y-Zn合金的疲劳强度持续1000万小时时，在铸件和固定溶液状态下，疲劳强度在约60 MPa的情况下非常低，并且在挤压和峰值Aging状态下的时间强度分别为150 MPa和180 MPa，与铸造和固体相比，该状态的挤压和峰值峰值分别增加了。（2）分层各向异性纳米结构对裂纹起始和传播行为的影响：为了衡量小裂纹的启动和初始裂纹的传播，在指定周期中进行了中断，进行了疲劳测试。使用复制方法和使用光学显微镜进行直接观察方法对裂纹表面进行连续观察，并使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对疲劳断裂表面进行分析。我们研究了由粉末再结晶区组成的双峰结构如何形成由挤出引入的强底纹理，以及细细的，相对随机的重结晶晶粒区域影响了底部滑动和裂缝的发生。已经提交了两份有关相关问题的研究论文。