二次元モデル材料による超塑性変形機構の解明と実用材料への展開

利用二维模型材料阐明超塑性变形机制并开发实用材料

基本信息

批准号：
16J04854
负责人：
増田紘士
金额：
$ 0.83万
依托单位：
The University of Tokyo
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 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J04854/
关键词：
超塑性粒界すべり転位拡散連続動的再結晶変形誘起粒成長

项目摘要

超塑性変形を支配する粒界すべり，緩和機構，動的組織形成について，以下の3点を明らかにし，学術的かつ実用的に重要な諸現象の素過程を理解した。(1) 領域IIIでの転位緩和を伴う粒界すべりと連続動的再結晶：粒界すべりと転位運動が重畳して生じる領域IIIで，粒界すべりに伴う転位運動が，粒界近傍の「マントル」だけではなく，粒中心部の「コア」にまで侵入し，塑性緩和と動的組織形成を担うことを，二次元モデル材料であるODS (酸化物分散強化型) フェライト鋼において明らかにした。また，本メカニズムを超塑性Al-Mg-Mn合金へと展開し，実用的に注目を集めている「高速温間成型」に，粒界すべりによる高延性と，連続動的再結晶による高強度化が応用できる可能性を示した。(2) 領域IIでの拡散緩和を伴う粒界すべり：低応力・低ひずみ速度の領域IIでは，粒界すべりによる結晶粒の相対移動を緩和するため，拡散が働き，局所的な圧縮応力が働く粒界から，局所的な引張応力が働く粒界への物質移動が生じていることを，二次元モデル材料で明らかにした。この体積移動を支配するのは，結晶粒の剛体移動 (Rachinger粒界すべり) に引き起こされるミクロな内部応力であり，マクロな主応力に支配される古典的な拡散クリープとは明確に分離できることを示した。(3) 領域IIでの異方的変形誘起粒成長：超塑性Al-Mg-Mn合金における変形機構，動的組織形成を観察し，「異方的変形誘起粒成長」が，粒界すべりと結晶粒回転によって生じており，結晶粒の巨大な延伸にも関わらず，転位運動の寄与がほとんど見られないことを示した。また，超塑性変形後のミクロ組織は，等軸型と伸長型のバイモーダルな結晶粒からなることから，粒界すべりと結晶粒回転に基づく確率的な結晶粒合体メカニズムが粒成長を担うことを提言した。

我们阐明了关于控制超塑性变形的晶界滑移、弛豫机制和动态结构形成的以下三点，并理解了具有学术和实践意义的各种现象的基本过程。 (1) 区域 III 中晶界滑移和伴随位错弛豫的连续动态再结晶：在晶界滑移和位错运动叠加的区域 III 中，伴随晶界滑移的位错运动在 ODS（氧化物弥散强化）铁素体钢中，是一种二维模型材料，我们发现它不仅渗透到晶粒中心的“地幔”，而且还渗透到晶粒中心的“核心”，并负责塑性松弛和动态结构的形成。此外，该机制已发展为超塑性Al-Mg-Mn合金，并开发了引起实际关注的“高速温成形”，以实现因晶界滑动而产生的高延展性和因连续成形而产生的高强度动态重结晶表明了该方法的应用可能性。 (2)区域II中伴随着扩散弛豫的晶界滑移：在低应力、低应变率的区域II中，扩散起到缓解由于晶界滑移而引起的晶粒的相对运动的作用，并且使用二来减小局部压应力。在三维模型材料中，我们阐明了质量传递是从活跃晶界到局部拉应力作用的晶界发生的。这种体积运动是由晶粒的刚体运动（拉辛格晶界滑移）引起的微观内应力控制的，并且可以与受宏观主应力控制的经典扩散蠕变明显区分开来。 (3) II区各向异性变形诱发晶粒长大：我们观察了超塑性Al-Mg-Mn合金的变形机制和动态结构形成，发现“各向异性变形诱发晶粒长大”是由晶界引起的结果表明，这是由晶粒旋转引起的，尽管晶粒有巨大的伸长，但位错运动几乎没有贡献。此外，由于超塑性变形后的微观结构由等轴型和拉长型的双峰晶粒组成，因此假设基于晶界滑移和晶粒旋转的随机晶粒聚结机制是晶粒生长的原因。