2019 Fiscal Year Annual Research Report
多様なMg系ミルフィーユ構造のキンク制御と材料創製
| Project Area | Materials science on mille-feullie structure -Developement of next-generation structural materials guided by a new strengthen principle- |
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| Project/Area Number |
18H05477
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
染川 英俊 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, グループリーダー (50391222)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸高 義一 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50345956)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | キンク / マグネシウム / 材料プロセス / 強ひずみ加工 / 力学特性 / 微細組織 / ミルフィーユ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
LPSO基Mg合金で認知されているMg-Y-Zn合金を対象として、キンク「導入」に最適な塑性加工法を明確にすることを目的とした。被加工材に作用する応力/ひずみ状態の違いに着目し、多様な塑性加工法によって創製したバルク材の微細組織観察と力学特性評価を実施した。塑性加工法に起因した導入キンクの形態（サイズや間隔、体積率など）の相違と、特性評価中の組織変化（変形双晶の形成など）を懸念したが、マイクロビッカース硬度試験に代表される局所力学評価法を活用し計測条件を調整することで、各種キンク導入材の特性の差異を識別することに成功した。塑性加工時に、引張、圧縮、曲げなどのうちいずれか一つが作用するのではなく、複数の応力/ひずみ成分が作用する塑性加工法がキンク導入に有効であることを究明した。なお、塑性加工法ごとのキンク形態やキンク強化に関する特徴は、次のとおりである。
汎用塑性加工法である押出、圧延、鍛造加工法では、塑性加工法の違いに関係なく、キンク導入が可能であり、導入したキンクが強化因子として効果があることを確認した。また、相当塑性ひずみとキンク強化は相関性を呈するものの、塑性ひずみ増大にともなうキンク強化への寄与は、他の塑性加工法と比べて小さいことを確認した。曲げ応力/ひずみ導入を主とするECAE加工も類似した塑性ひずみvs.キンク強化関係を示したが、素材変形能と設置装置の性能に起因し、繰返し巨大ひずみ付与には至っていない。他方、試料拘束下にてねじり応力/ひずみ成分付与が可能なHPT加工は、HPT回転数の増大にともない、優れた局所力学特性を示すことを確認した。また、溝ロール圧延加工でも同様の傾向を呈したが、汎用圧延加工材の結果と比較すると、相当塑性ひずみvs.キンク強化の関係が大きかった。これらの結果は、試料拘束と複合化応力/ひずみ成分付与の有効性を示唆している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、各種塑性加工法に由来した被加工材に及ぼす応力/ひずみ成分の違いに着目し、キンク「導入」に最適な塑性加工法を明確にすることを目的とした。導入したキンク形態の相違と、塑性変形にともなう変形双晶の形成などを懸念し、簡便かつ普遍的な評価方法の検討に注力した。マイクロビッカース硬度試験などの局所力学評価法を活用し、計測条件を調整することで、各種キンク導入材に関する特性の差異を識別することに成功したことは、次年度以降の研究の加速にもつながる大きな成果である。以上のことから、「順調に進んでいる」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
キンク強化を「最大限」に発現させるキンク形態や構造が存在すると考えられる。その要因として、キンク形態や構造は、被加工材に導入される応力/ひずみ成分の違いや、拡散と密接な関係がある加工熱処理時の温度に影響を受けるためである。次年度は、①キンク「強化」発現に効果的な塑性加工法を明確にし、②キンク形態に着目した微視的因子と塑性加工法（＝導入応力/ひずみ分布）との相関性についてより詳細に検討するとともに、③加工熱処理を活用したキンク構造制御の可能性検討を開始する。また、有限要素解析によって、各種塑性加工法によって導入される応力/ひずみ分布の定量化と高強度化/高硬度化との関係探索を試みる。
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