中間材を用いた自動車用アルミニウム複合クラッド材の開発研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555215
• Research Institution: Miyagi National College of Technology
• Principal Investigator: 池田 千里 宮城工業高等専門学校, 材料工学科, 教授 (60109832)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 池田 圭介 東北大学, 工学部・材料加工学科, 教授 (40005921) ; 田口 収 宮城工業高等専門学校, 材料工学科, 教授 (30042253)
• Keywords: 塑性加工 / クラッド圧延 / 接合 / 複合材料 / 押出し加工 / せん断 / 拡散 / インサート材

Research Abstract

平成7年度は、アルミニウム基複合クラッド材料を目的に、はじめに純アルミニウムと鉄の室温における圧延クラッドを作成した。以降、アルミニウム合金(3003および5052および6061)の各試料と鉄のクラッド、そして、中間材として、Ag、チタン薄板を挿入したクラッド圧延、最後にそれらの蒸着膜を利用した接合効果について調べた。
1)アルミニウムおよび合金と異種金属とのせん断押込み成形を行ない、接合の機械的機構を明らかにした。その結果から、2)新生界面の組織、せん断変形、温度、材料の化学的、機械的特性等の関係をまとめ、せん断によるクラッド板のうねりとくびれ(不安定現象)についてコンピュータ・シミュレーションを行った。また、(3)接合界面のマクロおよびミクロ組織を調べ、効果的な変形様式を系統化し、中間材による接合効果と機構を整理し、考察を加えた。
それらの結果をまとめると、
(1)接合強度は、純アルミニウム、アルミニウム合金3003、6061、5052の順に、いずれもかなり良好なAl/Feのクラッド材が、室温でも得られる。
(2)300℃付近で温間圧延すると、圧延クラッド層の流れに2つの顕著な差異が見られる。一つは、異種材料間の強度差が緩和され、アルミニウム層の厚さが常温時の3倍以上になった。もう一つは、圧延方向のうねりがミクロおよびマクロに現れた。
(3)上記の特徴ある結果を踏まえ、クラッド圧延の中間材としてTi真空蒸着膜を用いると、強固な接合が得られた。このTi薄膜の効果は、Tiの加熱による活性と塑性せん断が重畳されて顕著に向上したもので、中間材としてミクロン前後の箔であれば有効である。また、クラッド化の後、2つの接合金属の特性に障害とならないためには、むしろ蒸着やイオンプレートのような表面処理程度が最適である。本研究によって得られたクラッド材は、中間材としてTiのごく薄い膜の存在により、アルミニウム合金と極低炭素鋼との強固な接合が可能で、軽量で高い機能性のある自動車用材料として期待される。

Research Products

• [Publications] S.Ikeda: "Manufacturing Processes and Properties of Clad Metals by Plastic Working" Journal of Materials Processing Technology. 45. 395-400 (1994)
• [Publications] 池田千里: "円柱押込み接合ビレットによる酸化物超電導材料の押出し" 塑性加工連合講演会講演論文集. 45. 795-796 (1994)
• [Publications] O.Taguchi: "Diffusion of Copper, Silver and Gold in α‐Titanium" Phil.Mag.,. 72. 1649-1655 (1995)