2017 Fiscal Year Annual Research Report

Development of Laminated Compacts with Alumina Particles Dispersed Magnesium Powders Differing in Alumina Content

Research Project

Project/Area Number	15K05688
Research Institution	Tamagawa University
Principal Investigator	川森重弘玉川大学, 工学部, 教授 (80307165)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	アルミナ粒子分散マグネシウム粉末 / 積層成形 / 反応相 / 軽量化 / 硬さ / 曲げ強さ
Outline of Annual Research Achievements	【目的】Al合金を凌ぐ軽量かつ強度を有するMg複合材料を開発するため、Al2O3含有率の異なるAl2O3/Mg粉末を積層成形することを提案し、その軽量性と機械的性質を調査した。【実験方法】Mg粉末にAl2O3粒子を0と20vol%で混合し、アトライタ型ボールミルにてAr中、アーム回転数300rpm×50hでミリング処理した各Al2O3/Mg粉末を所定の重量秤量後、油圧プレス機にて、カーボンダイス中で各々圧粉処理し、放電プラズマ焼結（SPS）装置を用い、Ar中、焼結温度575℃、加圧力40MPa、保持時間10、40、90minにて焼結した。焼結体をエメリー・バフ研磨で一定厚さに整え、20と0vol%Al2O3/Mg（20と0%）の体積比が1:4になるように調整し、20/0/20%積層成形体を作製した。【成果】（昨年度まで）高い硬さを有する20%粉末と最も軽量な0%粉末を1:4の体積比で積層させた成形体は、実用Mg合金並みの軽量性と機械的性質の高い20%SPS体以上の硬度・曲げ強さを有した。また、0と20%層との間に生成した相と各層の密着性が良好なため機械的性質に良い影響を与えることがわかった。（最終年度）20/0/20%積層成形体のさらなる機械的性質向上のため、積層成形体作製時の長時間焼結で生成相を成長させ、機械的性質への影響を調査した。その結果、積層成形体の生成相厚さは、焼結時間と共に増加し、最長90min焼結で最大約80μmとなった。曲げ強さも、反応厚さの増加とともに増大し、比較材である0と20% SPS体の曲げ強さからの計算値よりも高い値となり、その差は広がった。このことから積層成形体の生成相は、0と20%層との密着性が良いだけでなく、曲げ強さ向上に大きな影響を与えることがわかった。今後は、生成相をさらに成長させた積層成形体を作製し、高強度Al合金以上の比強度を目指す。