強ひずみ加工法による超微細粒組織の形成メカニズムと安定性

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650693
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 堀田 善治 九州大学, 工学研究科, 助教授 (20173643)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大石 敬一郎 九州大学, 工学研究科, 助手 (70294890) ; 根本 実 九州大学, 工学研究科, 教授 (90005265)
• Keywords: 強ひずみ加工法 / 結晶粒微細化 / アルミニウム合金 / アルミニウム-マグネシウム-スカンジウム / 超塑性 / ホールペッチの関係 / 高ひずみ速度超塑性 / ECAP法

Research Abstract

強ひずみ加工法による結晶粒微細化のメカニズムを調べるとともに、微細粒組織の熱的安定性や力学特性を調べた。得られた結果を以下に要約する。
1. 準静水圧下の拘束条件で強ひずみを課すことが可能なECAP法と呼ばれる方法で純AlやAl合金の結晶粒微細化ができた。純Alで約1μm、またMgを1%、3%添加した合金ではそれぞれ0.5μm、0.2μmの微細粒が得られた。
2. 加工時の直接温度測定にによれば、純Alで約30度、Al-3%Mg合金で約70度の温度上昇があることが分かった。しかし、この温度上昇は微細粒の形成に影響を及ぼさないことが知られた。
3. 加工速度を0.18mm/minから18mm/minに2桁変えても微細粒組織は本質的に変わらなかった。
4. 0.2%のScの微量添加によりECAP加工時の微細粒組織は450℃の高温まで安定に存在した。このAl-3%Mg-0.2%Sc合金は、300℃という低温で3.3x10^<-2>s^<-1>という高ひずみ速度でも、1000%を超える均一な超塑性伸びが得られた。
5. 結晶粒微細化した幾つかの市販Al合金ではホールベッチの関係が成り立った。破断伸びが一定であるにも関わらず、強度の改善が見られることから、靭性改善が図られた。

Research Products

• [Publications] Z.Horita: "Observations of grain boundary structure in submicrometer grained Cu and Ni using high-resolution electron microscopy" J.Mater.Res.13・2. 446-450 (1998)
• [Publications] K.Nakashima: "Influence of Channel angle on the development of ultrafine grains in equal-channel angular pressing" Acta mater.46・5. 1589-1599 (1998)
• [Publications] M.Furukawa: "Microstructural characteristics and superplastic ductility in a Zn-22%Al alloy with submicrometer grain size" Mater.Sci.and Eng.A. 241. 122-128 (1998)
• [Publications] M.Furukawa: "Age hardening and the potential for superplasticity in a kine-grained Al-Mg-Li-Zr alloy" Metall.Mater.Trans.A. 29A. 169-177 (1998)
• [Publications] 小村章吾: "拘束強ひずみ加工で作製した超微細粒組織" 「まてりあ」日本金属学会会報. 37. 376-376 (1998)
• [Publications] M.Furukawa: "Factors influencing the flow and hardness of materials with ultrafine grain size" Pbil.Mag.A. 78・1. 203-215 (1998)
• [Publications] S.Komura: "High strain rate superplasticity in an Al-Mg alloy containing scandium" Scripta Mater.38・12. 1851-1856 (1998)
• [Publications] P.Berbon: "Fabrication of Bulk ultrafine-grained materials through intense plastic straining" Metall.Mater.Trans.A. 29A. 2237-2243 (1998)
• [Publications] T.G.Langdon: "Using intense plastic straining for high-strain-rate superplasticity" J.Metals(JOM). 50・6. 41-45 (1998)
• [Publications] K.Oh-ishi: "Optimizing the rotation conditions for grain refinement in equal-channel angular pressing" Metall.Mater.Trans.A. 29A. 2011-2013 (1998)
• [Publications] Y.Iwahashi: "Microstructural Characteristic of ultrafine-grained aluminum produced using equal-channel angular pressing" Metall.Mater.Trans.A. 29A. 2245-2252 (1998)
• [Publications] Z.Horita: "Microstructures and mechanical properties of submicrometer-grained Al alloys produced by equal-channel angular pressing" AluminumAlloys(ICAA-6). 1. 449-454 (1998)
• [Publications] H.Hasegawa: "Grain refinement and potential for superplasticity in Al alloys containing small particles" Proc.3rd Pacific Rim.Int.Conf(PRICM3). 1873-1878 (1998)
• [Publications] Y.Iwahashi: "The Process of Vain refirement in equal-channel angular pressing" Acta Mater.46・9. 3317-3331 (1998)
• [Publications] Y.Iwahashi: "Factors Influencing the equililirium grain size in equal channel angular pressing:Role of Mg addition to Al" Metall.Mater.Trans.A. 29A. 2503-2510 (1998)
• [Publications] 堀田善治: "新しい組織制御法としてのEqual Channel Angular pressing(ECAP)" 「まてりあ」日本金属学会会報. 37・9. 767-774 (1998)
• [Publications] P.B.Berbon: "Requirements for achieving high-strain-rate superplasticity in cast aluminum alloys" Phil.Mag.Letts. 78・4. 313-318 (1998)
• [Publications] S.Komura: "Super plasticity in an ultrafine-grained Al-Mg-Sc alloy produced by equal-channel angular pressing" Hot Deformation of Aluminum Alloys II. 125-138 (1998)
• [Publications] P.B.Berbon: "Processing of aluminum alloys for high strain rate superplasticity" Hot Deformation of Aluminum Alloys II. 111-124 (1998)
• [Publications] Y.Iwahashi: "The processing of ultrafine-grained materials using equal-channel angular pressing" Proc.Fabrication of Advanced Materials VI. 3-14 (1998)
• [Publications] M.Nemoto: "Equal-channel angular pressing:A novel tool for Microstructural control" Metals and Materials. 4・6. 1181-1190 (1998)
• [Publications] M.Furukawa: "The shearing characteristics associated with equal-channel angular pressing" Mater.Sci.and Eng.A. 257. 328-332 (1998)
• [Publications] H.Hasegawa: "Thermal stalility of ultrafine-grained aluminum in the preseuce of Mg and Zr additions" Mater.Sci.and Eng.A. in press.
• [Publications] Z.Horita: "Microstructural control for high strain rate superplasticity using equal-channel angular pressing" Proc.Plasticity'99. 1001-1004 (1998)