2021 Fiscal Year Annual Research Report
Enhanced compressibility of ultrafine-grained semi-solid two-phase aluminum alloys
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19K04079
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
田中 達也 同志社大学, 理工学部, 教授 (70434678)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 強ひずみ加工 / 超微細結晶粒材料 / 延性 / 圧縮試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
靭性・強度の向上など金属材料に優れた特性を与えるには結晶粒微細化が必要不可欠である。結晶粒微細化の方法として、巨大ひずみ付与法である強ひずみ加工法が注目されているが、結晶粒径が 1μm 以下の超微細粒になると延性が著しく低下してしまう。これは、降伏応力の増大と加工硬化能の低下によって塑性不安定性が早期に達成されてしまうことが原因であり、二次加工性の改善が課題と認識されている。一方、超微細結晶材料のくびれ後の局部延性は粗粒材よりも高い場合がある。つまり、材料の変形能そのものが失われたわけではなく、くびれが生じないような圧縮変形では十分な変形能を示す可能性がある。この原因は超微細結晶組織中に含まれる高密度の結晶粒界における粒界すべりによる応力緩和機構が考えられる。さらに硬質相と軟質相から構成される二相合金では異相界面におけるすべり緩和機構が生じる可能性がある。そこで本研究では硬質な第二相を有する超微細結晶材料が本質的に持つであろう圧縮加工性に注目した。
半凝固二相アルミニウム合金の微細化組織が予想通りに得られなかった。強ひずみ加工法の一つであるECAP法により、結晶粒径は約１μ程度まで微細化されるが、第二相Si相を微細分散させることができなかった。したがって、今年度も昨年度に引き続き、単純組織で均質な微細化が可能な純銅を用いたECAP法に結晶粒径が0.4ミクロンまで微細化した後に、圧縮試験と引張試験により展性と延性を評価した。その結果、超微細粒銅はECAP加工をしない粗粒材に比べて、引張伸びは低下する。一方、円筒工具試験を用いた圧縮試験では、超微細組織銅は粗粒材よりも破断までの高い圧縮率を示し、加工性が優れていることが明らかになった。
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