2012 Fiscal Year Annual Research Report
回転曲げ繰返し強変形を利用した金属管材の組織制御及び結晶粒微細化プロセスの開発
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23656468
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
真鍋 健一 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (10145667)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古島 剛 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (30444938)
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| Keywords | 金属管 / 強変形 / 回転曲げ / 繰返し塑性変形 / 結晶粒微細化 / 組織制御 / マグネシウム合金管 / 加工条件 |
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| Research Abstract |
本研究では組織制御法及び結晶粒微細化法として、金属管を回転しながら曲げ，さらにねじるという革新的で効率的な連続方式の管材の組織制御法および微細化法（ＣＲＢ法）開発を目指し、新たにＣＲＢ試験機を設計試作し、その試験機でマグネシウム合金管AZ31を用いた原理検証実験を行った。成果は以下のとおりである。
（１）ＣＲＢ試験機の設計試作：ＣＲＢ試験機は四点曲げ試験法をベースにし，内側の2つの負荷点を下方へ押込んで管に曲げ変形を与えながら、モーターで管端を回転させることによって回転曲げ繰返し変形を付与し、そこを高周波加熱する構造機構とした。仕様として四点曲げの押込み工具スパン80mm、最大押込み変位50mm、モーター最大トルク1.3N･m、及び高周波誘導加熱の最大出力10kWのＣＲＢ試験機を試作した。
（２）マグネシウム合金管AZ31の結晶粒微細化と組織制御に及ぼす温度と加工時間の影響：直径12.8mm×肉厚0.8mmのAZ31を用いて、試作したＣＲＢ試験機によって曲げ角度150°まで曲げる実験を行った。回転速度は20rpm一定で加工温度は150から350℃までの5条件とした。熱処理は上記温度で10分保持後水冷とした。その結果、どの温度においても熱処理だけの場合と比較して、ＣＲＢ変形のほうが微細化され、また加工温度の低い方がより微細化されることがわかった。ＣＲＢ加工時間を10分まで変えて影響を調べた結果、加工時間が長いほど強度と伸びの向上を確認した。
（３）ＣＲＢ法による結晶粒微細化後の強度特性評価：一定温度での熱処理と繰り返し回転曲げを行ったマグネシウム合金管の引張特性を比較した結果、200°Cの条件下でＣＲＢ変形をした場合に最も強度と延性が向上することを明らかにした。
以上2年間にわたる研究結果から、本ＣＲＢ法が金属管材の結晶粒微細化に有効なプロセスとなる可能性が大きいことを見出した。
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