高速メカニカル・アロイングによる金属間一セラミック複合材料の創製

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04402047
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 木原 諄二 東京大学, 工学部, 教授 (00010801)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山内 徹 三菱マテリアル(株), 中央研究所, 主任研究員 ; 陳 湘明 古河電工(株), 横浜研究所, 主任研究員 ; 小林 真人 (株)神戸製鋼所, 機械研究所, 主任研究員 ; 立澤 清彦 東京大学, 工学部, 助手 (70013729) ; 相澤 龍彦 東京大学, 工学部, 助教授 (10134660)
• Keywords: メカニカルアロイング / 塑性流動 / 高圧 / 高速化

Research Abstract

メカニカルアロイングは低温(測定温度としては高々数100度以下)において物質拡散を伴わずに、非平衡相・アモルファス相等を作製できる手法として、研究開発が行われてきたが、プロセスとしては圧延などを除くと、ほとんどミリングあるいはアトライターによるものであり、長時間処理(数時間から500時間程度)中に容器壁面からの異物、気体成分(例えば酸素など)・ボール構成材料などの混入があること、作製できる量が分析のよう程度であり、機械部品作製の必要量を同一のミリングなどでは供給できないこと、粉状であるためアロイング後に別途固化プロヲスを構築しなければならないこと、など多くに欠点がある。本研究では、まず、高圧下のもとで粉末内部/粉末間に大きな剪断変形を生じさせてメカニカルアロイングを行う、高速メカニカルアロイング装置を試作、開発ことに主眼をおき、往復型の押し出し鍛造方式のMAプロセス装置を開発した。金型ダイス形状・荷重負荷スケジュールの検討など、効率的なアロイング方式を検討した結果、寸動方式ではあるが、MAプロセスを行えることを確認した。次に、Ag-Cu系を対象として、往復運動(1回の運動を以下1サイクルと呼ぶ)に伴う流動現象を、層状(Ag,Cu6層)に配置した試料で実験的に調べた。光学顕微鏡観祭により、2つの層は100サイクルで均一に100μm以下の間隔で混合し、200サイクルではその間隔が1μm以下となって観察が困難となる程度に混合が進んだ、最後に、Ag、Cu原料粉末を初期混合した試料を作製し、サイクル数に伴うMA化の程度をX線散乱により検討した。その結果、500サイクル(実時間は5ks以下)の往復運動により、大きなブロードニングが確認され、通常のミリングでは50ks以上かかるMAが1/10以下の時間で、しかも円柱バルク材料(60g以上)として得られることがわかった。

Research Products

• [Publications] 木原,相澤: "新しいMA高速化の試み" 日本金属学会講演概要. 111. 146 (1992)
• [Publications] T.Aizawa and J.Kihara: "Development of High Speed Mechanical Alloying Systum" Boc.Powdor Metallurgy World Congress '93. (1993)
• [Publications] 相澤,木原,立澤: "高速メカニカルアロイング成形プロセスの開発(第1報塑性流動を利用した高速MA装置の開発とAg-Cu系での実証)" 平成5年度塑性加工春季講演会論文集. (1993)