高ひずみ速度加工を応用したbcc型Mg合金の加工技術開発

• Project/Area Number: 21K04729
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
• Research Institution: Kagoshima National College of Technology
• Principal Investigator: 東 雄一 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (70709336)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 徳永 仁夫 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70435460)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: bcc型Mg合金 / LZ91 / 衝撃液圧成形法 / 絞り性 / 衝撃加工 / マグネシウム合金

Outline of Research at the Start

bcc型Mg合金：LZ91は，α相（Mg-rich : hcp構造）とβ相（Li-rich : bcc構造）からなる２相合金であり，常温加工性が改善された新規なMg合金である．このような新規な合金に関しては，実用化研究が必要不可欠である．本研究の着眼点であるひずみ速度依存性の大きいbcc構造を有するLZ91に対して，高ひずみ速度加工を行うことによる加工性（加工度と機械的特性の関係や組織変化，構造解析など）を評価する．

Outline of Annual Research Achievements

令和３年度に，エリクセン試験よりも衝撃水圧成形法の方が絞り性が良好であることが分かり，今年度は組織学的な観点からその考察を得ること計画していた．しかし，より絞り性を向上させるために令和４年度は，LZ91の焼きなまし材の絞り性を評価することを目的として，LZ91の焼きなましを行い，焼きなまし材の基本的な機械的特性を評価し，LZ91焼きなまし材を用いて衝撃水圧成形法による試験を行った．
まず，LZ91の焼きなましを行うにあたって，熱処理用電気炉を使用したところ，試験片の酸化が酷く，機械的特性も焼きなましによる効果が得られなかった．そこで試験片を真空状態にすることで再度焼きなましを行った．その結果，焼きなましの効果が得られ，圧延方向に対して0°方向の伸びが約8％，45°方向の伸びが約16％，90°方向の伸びが9％向上した．圧延組織に依存した各方向の特性から45°方向の伸びがより効果が大きかった．
次に，衝撃水圧成形法によりLZ91焼きなまし材の絞り加工を行った．令和３年度に実施した圧延材の場合，加工の限界が打ち出し圧力：160 kPaであり，この条件における深さが約7.23 mmであったのに対して，焼きなまし材は打ち出し圧力：160 kPaにおいて深さが約7.62 mmとなり5％程度向上した．さらに，打ち出し圧力：200 kPaまで加工が可能となり，この条件において深さは約9.01 mmとなり，深さが約25％向上する結果が得られた．
一方で，エリクセン試験よりも衝撃水圧成形法の方が絞り性が良好である，ことに対して加工時の温度の影響を調べた．現時点ではエリクセン試験と衝撃水圧成形法ともに温度変化は見られず，加工時の温度上昇は確認できなかった．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の計画では，令和４年度はLZ91圧延材の衝撃液圧成形法における加工後の板厚変化や硬度変化や組織学的観点からの絞り性に関する考察を得る予定であった．しかし，令和４年度は当初から予定していなかった焼きなまし材による絞り性の評価を追加で行ったため，当初の計画からは少し遅れている．一方で，当初の計画にはなかった焼きなまし材の評価を令和４年度に実施したことについては大きな意義があったものと考えている．

Strategy for Future Research Activity

本来であれば，令和４年度に微視的組織観察を始めている予定であったが，上記の通り焼きなまし材の評価を追加で行ったことで微視的組織観察が少し遅れている状況である．令和５年度は，圧延材のエリクセン試験と衝撃水圧成形法，焼きなまし材のエリクセン試験と衝撃水圧成形法の４ケースについて微視的組織観察を行う予定である．

Research Products

• [Presentation] 衝撃水圧成形法を応用したbcc型Mg合金：LZ91の深絞り性に関する研究 (2022)
  • Author(s): 上野 優人，東 雄一，南金山 裕弘
  • Organizer: 第73回塑性加工連合講演会