メカニカルアロイングにより製造された先端複合材料の高速超塑性に関する基礎研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452271
• Research Institution: UNIVERSITY OF OSAKA PREFECTURE
• Principal Investigator: 東 健司 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (50173133)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 海津 浩一 宮崎大学, 工学部, 助教授 (50177317) ; 谷村 眞治 大阪府立大学, 工学部, 教授 (30081235)
• Keywords: 高速超塑性 / 微細結晶粒組織 / ひずみ速度感受性 / 粒界すべり / 液相 / 応力緩和 / 高温変形 / 伸び値

Research Abstract

本年度において得られた研究成果を以下に示す。
(1)前年度において高速超塑性を示したメカニカルアロイング法で製造した15Vol%SiC/Al-Cu-Mg複合材料を用い広範囲な試験条件でその機械的特性を調査した。その結果、高速超塑性を示す最適な試験温度は、800〜850K付近である事が分かった。また、この高速超塑性を示す最適温度は、示差熱分析より局部融解している温度域に相当することが判明した。
(2)複合化されていない同一の合金組成を有するメカニカルアロイング合金の高速超塑性特性と比較検討した結果、その最適な超塑性温度域は、複合材料の最適温度とほぼ一致した。しかし、得られた最大伸び値およびその最大伸び値の得られたひずみ速度は、複合材料の方が小さかった。詳細な変形中の組織観察の結果、伸び値の低下および最適超塑性ひずみ速度の低下は、SiCの存在による界面挙動に起因することが明らかになった。即ち、破断の原因となる空洞の発生場所がSiC粒子と母相の界面である事、またその発生する空洞の発生頻度が複合材料では明かに合金と比較して高く、またその発生する空洞の最小寸法もかなり小さいことが明らかになった。
(3)メカニカルアロイング法にて製造した本複合材料の空洞体積率は、他の典型的な超塑性材料のそれらと比較して、明かに少なかった。この原因は、界面近傍での局部融解による変形応力の局部集中の緩和機構に起因するものと推測された。また、この局部融解を透過電子顕微鏡その場観察にて調査した結果、明かに超塑性最適温度域付近において界面近傍が局部融解することが確認できた。
(4)高速超塑性材料において観察された最適温度付近での液相の存在が一連の高速超塑性材料の変形機構に深く関わりあっている事が明らかになった。しかしながら、液相が現れる温度以下での超塑性変形機構は、超塑性流動応力を解析した結果、従来の超塑性変形機構と同一であることが類推された。