2018 Fiscal Year Annual Research Report
希土類を必要としない超々高強度700MPaマグネシウム合金への挑戦
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17H03413
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
三浦 博己 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30219589)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 正和 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20378243)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マグネシウム合金 / 高強度 / 多軸鍛造 / 非希土類元素 / 組織制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高強度マグネシウム合金の研究として，国内・国際会議にて口頭発表を計19件行った．そのうち，論文2編，国際会議論文3編，国際会議での基調講演1件，招待講演3件，海外大学での講義1件であった．以下に，研究実績の一例を示す．
・H. Miura, K. Minami, T. Aoba, M. Kobayashi and J. J. Jonas, Microstructure and mechanical properties of AZ80Mg plates fabricated by combined multi-directional forging and warm extrusion, The 4th International Workshop on Fundamental Research for Science and Technology 2018 (GEMS2018), 28-29 August, 2018, Centre Point Hotel Silom, Bangkok, Thailand.(基調講演)
・H. Miura , K. Minami, T. Aoba, M. Kobayashi, Microstructure and mechanical properties of plates warm extruded AZ80Mg alloy fabricated by MDF in advance, The 17th International Conference on Metal Forming, (Metal Forming 2018), September 16-19 2018, Toyohashi, Japan, Procedia Manufacturing 15 (2018) 1533-1540.
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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
これまで最も強度が出やすかったAZ80Mg合金を中心に，i) 冷間MDFまたはii) 降温MDFと冷間MDFの組み合わせプロセスにより，Mg合金の超高強度化を図った．冷間MDFでは，針状の超微細変形双晶によって結晶粒が徐々に微細化し，最終的に針状均一超微細粒組織が達成された．その結果，AZ80Mg合金の冷間MDFによる強度限界は，単純な冷間MDFで達成された650MPaで，様々な組み合わせプロセス(例えば，時効処理追加，パス間ひずみ量，等の条件追加)を施してもそれ以上は達成できなかった．しかし，どの条件に於いてもおおむね600MPa前後がコンスタントに達成された．引張強度600MPa～650MPaはこれまで報告されてきたMg合金の強度では，現時点でも世界最高で有る(論文投稿準備中)．
さらに，降温MDFと冷間MDFの組み合わせプロセスをAZ80Mg合金に適用したところ，達成された最大強度は600MPa程度であった．ただし，初期プロセスでの降温MDFの採用によって，歩留まりが大きく改善され，降温MDFと冷間MDFの組み合わせプロセスの工業的有用性が確認された．さらなるプロセスの簡略化のため，一定の温間温度でMDFを行った後，次により低い温度で一定温度温間MDFを追加行う簡略化降温プロセス法も新たに開発した．その場合，従来の降温MDF材と同等の強度が得られることを確認した(論文を投稿中)．
また，降温MDFによって作製した高強度AZ80Mg合金を用いた高強度Mg合金パイプの作製も試み，超微細粒化されたMg合金の超塑性を利用して温間押し出しが可能となった．その結果，結晶粒の粗大化と回復軟化が抑制でき，従来パイプの2倍以上の降伏応力(約400MPa)を達成できた(上記論文2)．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果を基に追加実験・検証を行うとともに，3年間の科研費研究の最終的なまとめを行う．前者の具体的な中身は，上述AZ80Mg合金の冷間MDFの組み合わせプロセスで達成された600MPa程度の強度は，降伏後の加工硬化段階の拡大，すなわち均一伸びの増大によってさらに増大可能と考え，破壊の起点となりやすい微細β相の分散を減少させたAZ70Mg合金で実験を行う．β相の減少は変形双晶の高密度発達にもつながり，結晶粒微細化と高強度化に寄与すると期待される．
そして，過去2年間の研究成果と最終年度の研究結果を総合的に検討・考察し，MDFを用いたMg合金の高強度化のさらなる可能性を探ると共にその限界も明らかにする．最終的に，希土類を必要としない超微細粒・超高強度Mg合金の設計指針を提示するとともに，MDFを用いての超高強度Mg合金製造の工業的な実用化の可能性についても検討する．
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