2013 Fiscal Year Annual Research Report
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24656421
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| Research Institution | Tomakomai National College of Technology |
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Principal Investigator |
高澤 幸治 苫小牧工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (20331952)
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| Keywords | 発泡金属 / 多孔質金属 / 鋳造 / 中空薄肉鉄球 / 放電プラズマ焼結 / 鋳物の軽量化 |
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| Research Abstract |
鋳物に新しい手法で発泡構造を形成し，超軽量鋳物を実現するための要素技術を実験的に検討した．具体的には，ＪＦＥテクノリサーチ社が開発した中空薄肉鉄球「ＴＥＣ－ＢＡＬＬ」（直径２，３，４ｍｍ）を予め鋳型内に分散させておき，そこに溶融金属を含浸させることで，粒度分布の狭い球形空隙群が分散した鋳物を作成した．得られた知見は以下のとおりである．
始めに，高周波溶解炉と金型を用いて，大気中でのアルミニウム合金溶湯の重力鋳造（含浸）を試みたが，鋳型内の空隙への含浸が不十分であり，欠陥の無い鋳物を得るのは困難であった．これは，ＴＥＣ－ＢＡＬＬと溶融金属との濡れ性や，含浸のための押湯圧が十分ではなかったためであると考えられた．
それらを改善するために，放電プラズマ焼結機内での溶解，含浸を試みた．具体的には，黒鉛ダイ（鋳型）にＴＥＣ－ＢＡＬＬと所定の金属バルク材を挿入して黒鉛パンチで押さえ込み，そのパンチに荷重を与えながら真空中で通電加熱をした．その結果，アルミニウム合金，マグネシウム合金，銅合金を用いた場合において，温度の上昇とともにバルク材の軟化，溶融が起こり，同時に付与されている圧縮荷重によって，溶湯が鋳型内の空隙に十分含浸された．得られた鋳物（直径３０ｍｍ，高さ３５ｍｍ）の見かけの密度は，含浸した金属の半分程度であった．この軽量化は，含浸不足による残存気孔ではなく，主にＴＥＣ－ＢＡＬＬ内の空隙によるものであることが，Ｘ線ＣＴおよび断面組織観察から確認された．また，これらの圧縮試験を行ったところ，先行技術による発泡金属と同様に，低い応力で降伏し，その後，一定の応力で大きな塑性変形を起こすプラトー領域が確認された．一方，鋳鉄を含浸した場合は，ＴＥＣ－ＢＡＬＬの損傷が著しく，溶解および注湯に改善が必要であることが認められた．
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