強ひずみ加工法により作製した超微細結晶組織材料の逐次加工性向上

强应变加工方法制造的超细晶材料的加工性能不断提高

基本信息

批准号：
22K03832
负责人：
田中達也
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Doshisha 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

強ひずみ加工（SPD）法によりバルク形状の超微細結晶（UFG）材の作製が可能になり，高強度が要求される構造材料への適用が期待できる．一般的には結晶粒微細化により強度が上昇するが、伸びが低下する問題がある。伸びの低下は主に加工硬化能の低下による均一伸びが低下するためで、SPD法により微細化された材料はくびれ発生までの局部伸びは逆に増加する。そのメカニズムは今後の研究が待たれるが、結晶粒微細化により、変形機構が転位すべりから粒界すべりに変化したことが関係すると考えられる。そこで、本研究ではその効果を高める銅合金の成分系を明らかにすることを目的とする。合金元素としてＭｎに着目した。積層欠陥エネルギーを変化させずに固溶体効果により結晶粒微細化が期待できる。すなわち転位の拡張が生じないため、粒界すべりへの抑制がないことが予想される。本年度はＥＣＡＰ加工における結晶組織の変化に及ぼすＭｎ添加の影響を調査した。その結果、Mnの量が増加するにつれて、硬度と引張強度が増加した。特にMn含有量の高い試料では、ECAPの限界である８パス後も加工硬化が継続した。また、引張試験の結果より、Mn含有量の高い試験片では高ひずみ域でも高い加工硬化能が残留していることが分かった。さらに、Mnの添加量の増加とともに、最終の結晶粒径が減少した。Fleischer、Labschのモデルを用いて固溶原子とらせん転位。刃状転位それぞれの相互関係を比較したところ、らせん転位と固溶原子の相互関係の方が刃状転位より影響が大きいことが分かった。以上の結果より、Mn添加により積層欠陥エネルギーを低下させずに、ECAP加工後の結晶粒径が微細化できることが明らかになった。らせん転位の運動に対する抵抗が増加し、転位密度が上昇したことが原因と考えられる。次年度は局部延性に及ぼす影響について調査を行う。

强应变加工（SPD）方法可以制造块状超细晶（UFG）材料，有望应用于需要高强度的结构材料。一般来说，晶粒细化会提高强度，但存在伸长率降低的问题。伸长率的下降主要是由于加工硬化能力下降导致均匀伸长率下降，相反，采用SPD法精炼的材料，直到发生颈缩为止的局部伸长率增加。尽管该机制有待进一步研究，但人们认为这与晶粒细化导致变形机制从位错滑移转变为晶界滑移有关。因此，本研究的目的是阐明增强这种效果的铜合金的成分体系。我们专注于将锰作为合金元素。由于固溶效应，可以在不改变堆垛层错能的情况下实现晶粒细化。换句话说，由于不发生位错扩展，因此预计不会抑制晶界滑移。今年，我们研究了 ECAP 加工过程中添加 Mn 对晶体结构变化的影响。结果，硬度和抗拉强度随着Mn含量的增加而增加。特别是，在Mn含量高的样品中，即使经过8道次后加工硬化仍在继续，这是ECAP的极限。此外，拉伸试验的结果表明，即使在高应变范围内，高锰含量的试样仍保持高加工硬化能力。此外，最终晶粒尺寸随着Mn添加量的增加而减小。使用 Fleischer 和 Labsch 模型的固溶体原子和螺旋位错。通过比较各刃位错之间的相互关系，发现螺型位错与固溶原子之间的相互关系比刃位错的影响更大。上述结果表明，在不降低堆垛层错能的情况下，通过添加Mn可以使ECAP处理后的晶粒尺寸变得更细。这被认为是由于螺旋位错移动的阻力增加以及位错密度增加所致。明年，我们将研究对局部延展性的影响。