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-Mg alloys based on peak asymmetry analysis江草 大佑*; 眞鍋 怜*; 川崎 卓郎; Harjo S.; 佐藤 成男*; 阿部 英司*
Materials Today Communications (Internet), 31, p.103344_1 - 103344_6, 2022/06
被引用回数：3 パーセンタイル：74.68(Materials Science, Multidisciplinary)Based on X-ray diffraction analysis we attempt to quantify a volume fraction of stacking faults, which are essentially enriched by solute elements (solute-enriched stacking faults; SESFs) in Mg-Zn-Gd alloys with a hexagonal-close-packed () structure. We find that the SESFs with a local face-center-cubic stacking mostly occurs as a limited thickness less than several unit-cell dimensions, causing anisotropic broadening of the diffraction peaks including 
-component. By dealing the SESFs as intergrowth-like precipitates, we have successfully decomposed the asymmetric peak profile into the -matrix and the SESF peaks, by which the relevant volume fractions can be estimated in a highly quantitative manner.
板倉 充洋; 山口 正剛; 江草 大佑*; 阿部 英司*
Acta Materialia, 203, p.116491_1 - 116491_9, 2021/01
被引用回数：19 パーセンタイル：93.84(Materials Science, Multidisciplinary)シンクロ型長周期積層(LPSO)合金において溶質原子クラスタはキンク変形やキンク強化といった特異な塑性に中心的役割を果たす。強化機構を解明にはその原子構造を決定することが必須であるが、クラスタに含まれる格子間原子に関して不明な点が残っていた。本研究では第一原理計算によりクラスタが形成される過程を詳細に調べ、その成長過程で中心付近にある原子が自発的に格子間原子となり、同時に空孔が形成されることを示した。これにより実験で不明であった格子間原子の種類と割合が決定された。更に自発的な空孔形成はこれまで金属材料では知られていない現象であり、これによってLPSO構造の形成が加速されていることを初めて示した。
板倉 充洋; 山口 正剛; 江草 大佑*; 阿部 英司*
no journal, ,
シンクロ型長周期積層(LPSO)合金において溶質原子クラスタはキンク変形やキンク強化といった特異な塑性に中心的役割を果たす。強化機構を解明にはその原子構造を決定することが必須であるが、クラスタに含まれる格子間原子に関して不明な点が残っていた。本研究では第一原理計算によりクラスタが形成される過程を詳細に調べ、その成長過程で中心付近にある原子が自発的に格子間原子となり、同時に空孔が形成されることを示した。これにより実験で不明であった格子間原子の種類と割合が決定された。更に自発的な空孔形成はこれまで金属材料では知られていない現象であり、これによってLPSO構造の形成が加速されていることを初めて示した。
江草 大佑*; Zhao, Y.*; 斉藤 光*; 波多 聰*; 板倉 充洋; 阿部 英司*
no journal, ,
LPSO(long period stacking/order)相などの層状構造を含むMg合金は温間加工の適用により強度が著しく向上する。その要因として、結晶回転を伴う特異な変形様式であるキンク変形の活動が影響すると考えられている。キンク変形は双晶変形・マルテンサイト変態などと異なり特定の格子対応を取らず、界面における結晶方位差に相当するマクロな結晶回転を伴う。また、Rank-1接続に基づく考察より、キンクが導入された変形組織では変位の連続性は必ずしも担保されず、弾性的な結晶回転(回位)による緩和機構の存在が示唆されている。回位を伴う緩和構造については、ナノ微粒子などで実験的に観察されているが、バルク材料においては強加工材での事例を除いて報告されていない。本研究では、収差補正電子顕微鏡を用いた高分解能直接観察およびトモグラフィ観察を用いて、層状構造(ミルフィーユ型構造: MFS)を有するMg合金中に形成されたキンク界面を三次元的に解析し、回位を含めたキンク界面近傍の局所構造を明らかにすることを目的とした。
日吉 憲祐*; 江草 大佑*; 山口 正剛; 阿部 英司*
no journal, ,
6000系アルミニウム合金は、加工性や耐食性に優れ、熱処理による時効硬化を発現することから、自動車材への適用が近年拡大している。その析出相は合金組成や熱処理に応じて変化することが知られているが、その詳細はよく分かっていない。本研究は、アルミニウム合金中のMg-Siクラスタ析出挙動について、実験観察とクラスタ形成シミュレーションを用いて検討を行った。
伊東 祐斗*; 江草 大佑*; 山口 正剛; 阿部 英司*
no journal, ,
LPSO型マグネシウム合金のような異方性材料では、キンク変形が発生することが知られている。キンク変形によって材料の強度だけでなく延性も高められ、それは「キンク強化」と呼ばれている。キンクの形成機構は現象論的に提案されているが、その詳細はまだ不明である。本研究では一般化積層欠陥エネルギーを第一原理計算により計算し、一軸圧縮応力下における六方晶純マグネシウムの転位運動の異方性を調べた。その結果、圧縮方向に依存して臨界分解せん断応力は著しい異方性を示し、すべり系の一部が優先的に運動している可能性が示唆された。
板倉 充洋; 山口 正剛; 江草 大佑*; 阿部 英司*
no journal, ,
Kink boundaries formed in Mg-based long period stacking order (LPSO) alloys play a key role in strengthening of these materials. As the kink structure grows, many high-angle kink boundaries are eventually formed which has inclination angle close to 34 degrees. We show that this peculiar structure is a result of irreversible structural transformation and is energetically stable. We also calculate segregation energies of alloying elements Y and Zn to this boundary. Segregation energy is greater for Zn case and the maximum value is about 0.7 eV. Finally, the critical resolved shear stress for the migration of kink boundary is estimated for a pure-Mg kink and that with saturated with segregation. We show that segregated kink boundary requires very high shear stress about 700 MPa for migration. Kink structure shows apparent asymmetry with respect to the boundary. This asymmetry is induced by irreversible relaxation of the boundary structure. Stress-strain relation for the applied shear stress acting on the kink boundary indicates that without solute atoms, the critical resolved shear stress (CRSS) for boundary migration is about 400 MPa, whereas saturation of solute atoms increases the CRSS to about 700 MPa. In the actual LPSO structure where hard solute clusters prevent local shuffling of atoms, the CRSS for boundary migration should be much higher and expected to be irrelevant to plastic deformation.
伊東 祐斗*; 江草 大佑*; 山口 正剛; 阿部 英司*
no journal, ,
長周期積層規則構造相を含むMg合金は、ひずみを加えることで、キンク変形組織を形成し高強度化するが、その機構は不明である。本研究では、hcp金属を対象に第一原理計算により導出される一般化積層欠陥エネルギー(GSFE: Generalized Stacking Fault Energy, 通称 
-surface)を用いて、一軸圧縮応力下におけるせん断変形の異方性を検証することで、hcp構造の変形機構の理解を深め、キンク変形現象に与える影響を検討することを目的としている。今回はhcp-Mgについて、最密面内方向に一軸圧縮した状態における最密面内方向へのすべりを第一原理計算を用いて検証した。圧縮によって本来等価なすべり方向に異方性が現れたが、この挙動は剛体球的なモデルと一致することが分かった。
伊東 祐斗*; 江草 大佑*; 山口 正剛; 阿部 英司*
no journal, ,
マグネシウム-遷移金属-希土類合金のキンク変形は、最密充填面方向への圧縮によって生じるが、そのメカニズムは不明である。本研究では、hcp金属の変形機構をより深く理解するために、密度汎関数法で計算したGeneralized Stacking Fault Energy(GSFE)を用いて、hcp金属を最密充填面方向に圧縮した場合の理想せん断強度を検証した。Mgの最密充填面における理想剪断応力の圧縮に伴う変化は、非常に単純な仮定によるモデルでよく説明できるが、他の金属ではそうではなかった。これは金属元素の電子配置に起因していると考えられた。
