2016 Fiscal Year Research-status Report
多軸圧縮を利用した局所組織制御マグネシウム合金長尺材の開発と応用
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15K05701
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
清水 一郎 岡山理科大学, 工学部, 教授 (10263625)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中川 惠友 岡山理科大学, 工学部, 教授 (90309542)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | マグネシウム合金 / 塑性変形 / 局所組織制御 / 集合組織 / 力学的性質評価 / 長尺材 / 変形双晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は本研究の２年目として，昨年度の成果に基づき，延性を保ちつつ初期集合組織をｃ軸方向が長尺材軸方向に近くなるように制御したAZ31マグネシウム合金丸棒材に対して，引張り変形双晶を優先的に発生させるように局所圧縮を施すことにより，組織の局所制御を試みた．具体的には，圧縮試験機に円弧形状の先端を有する圧縮工具を自作の治具を介して上下に取付け，丸棒軸方向へ局所的に圧縮を加えた．また，その際の局所的な組織状態を電子線後方散乱回折装置によって測定し，集合組織の程度を丸棒軸方向に対するｃ軸の平均角度で評価した．その結果，初期状態と比較して局所圧縮領域直下の平均角度は大きく低下し，集合組織が弱化した．この局所圧縮によって与えた圧縮塑性ひずみは0.1程度以下であり，小さな圧縮ひずみで集合組織を制御できることが確かめられた．
一方，初期集合組織を有する長尺丸棒材に軸方向の予変形を与えた後の負荷反転試験を行い，予変形量が力学的挙動および破断ひずみに及ぼす影響を調べた．結果として予変形が圧縮あるいは引張りで力学的挙動は明確に異なり，圧縮の場合は後続引張りにおいて二次双晶の活動が現れた．また，圧縮予変形量が後続引張り時の破断ひずみに及ぼす影響は相対的に小さいことがわかった．これらは，長尺材最終断面形状を一様に揃える工程で生じ得る機械的性質変化として重要な知見である．
さらに，軸方向と円周方向に塑性異方性を有する長尺円管材の円周方向における応力－ひずみ関係を評価するため，チューブエンドフレア試験を応用した方法の開発に取り組んだ．この方法は，本研究で目的の一つとしている，局所領域における力学的特性評価に適用できる．なお，以上の研究成果はそれぞれ，学会にて研究発表を行っている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２年目として掲げていた主な研究計画は，マグネシウム合金長尺材に対し，局所変形により変形双晶を促進して組織を制御できることの確認とその定量的情報蓄積，局所組織制御を行った長尺材に対する力学的特性評価法の検討，局所変形を与えた長尺材の最終断面形状をほぼ一様に揃える手法の開発の３点である．
１点めについては，初期集合組織を有するAZ31マグネシウム合金丸棒材に対して，引張り変形双晶が優先的に活動するように局所圧縮を与えることによって，集合組織を含む組織状態を制御できることが確かめられた．また，各条件の定量的情報の取得も，ある程度進んでいる．
２点めについては，円管を対象とした力学的特性評価法としてチューブエンドフレア試験の適用を試みた．その結果，引抜き加工や押出し加工で製造される円管材が有する軸方向と円周方向の塑性異方性について，引張り試験とチューブエンドフレア試験を組み合わせることにより，各方向の特性を区別して評価する目途が付いた．
３点目について，長尺材における最終断面形状を揃えることは未だ課題として残っているが，その工程で不可欠となる負荷反転時の力学的性質変化を，予変形後の負荷反転試験を用いて明らかにした．この情報は，最終的な局所組織制御工程の設計において有用と期待される．なお，最終断面に関する新たな手法は現在開発中である．
以上のように，当初の研究実施計画に対して変更点や若干の遅れはあるものの，全体的としてほぼ順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，最終的な目標である，工学的ニーズに応じて長尺材の局所組織を制御する手法の確立に向け，引き続きAZ31マグネシウム合金丸棒材と円管材を対象とし，小さい塑性変形によって延性を失うことなく集合組織を制御するための変形付与手法について検討を進める．最終的に一様最終断面を得るための手法は既に幾つか立案済みであり，これまでの研究成果と照らし合わせると実現可能性も期待できる．一方で，既に進めているチューブエンドフレア試験による局所性質評価法と，引張り試験，圧縮試験，曲げ試験などによる総合的な局所力学的特性評価技術の完成を目指すことに加え，それらの評価結果に基づいて，局所組織制御長尺材が有する複合的特性を表現可能な構成モデルの構築を進める．さらに，負荷反転を含む変形履歴と，結果として得られる力学的性質の相関ならびにその組織学的根拠の解明に関する研究も推進する．これらの研究成果をもって，高い工業的適用性を有する長尺材局所組織制御手法の提案に繋げていく計画である．
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| Causes of Carryover |
消耗品費として試験用電子顕微鏡用消耗品（フィラメント，試料台，カーボンテープなど）は定期的に交換必要であることから計上していたが，フィラメント交換の必要性がなかったこと，試料台は自作したために購入しなかったこと等の理由で次年度使用額が生じている．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度の使用計画は，主として，試験材料や試験用治具，電子顕微鏡関連の「消耗品」，研究発表のための「旅費」，学会誌投稿等のための「その他」である．試験材料は，マグネシウム合金円管を追加で購入予定である．試験用治具は，均一な断面を得るための新しい立案手法の具現化や，力学的特性評価試験法に供するダイス類を購入予定である．
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