2015 Fiscal Year Annual Research Report
TLPによる難焼結マグネシウムの酸化皮膜を介した焼結挙動の解明
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26820330
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute |
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Principal Investigator |
岩岡 拓 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第一部機械技術グループ, 副主任研究員 (50510898)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 液相焼結 / 金属間化合物 / 共晶 / マグネシウム / 粉末冶金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
粉末冶金法は，粉末の金型成形による形状付与と溶解をともなわない固相拡散による粉末の結合を基本としたプロセスであり，特異な部品の製造を可能とする．さらに，理想的なミクロ組織制御が可能なことから，新素材開発の契機となり得る．現在，軽量化に有望なマグネシウム合金のプロセスはダイカスト法が主体であり，その合金組成の制約のため他の軽合金と比べてマグネシウムの合金種は少ない．
本件は，粉末冶金法のマグネシウム合金への適用を検討し，一時的液相（TLP）による焼結を達成した．その結果，単なる高密度化だけではなくミクロ組織制御の重要性が導かれた．
TLP焼結を達成するための合金系を見出すため，各元素粉末（Al，Zn，Sn，Bi，Sb）を粉末の状態で混合した5種類の2元系マグネシウム焼結合金を作製し，その焼結過程と強度特性を調べた．その結果，焼結中に液相が生成し易く広範囲に添加元素が拡散し，高温でも液相が過剰生成せず安定して焼結できる系は，添加元素側に低融点あるいは低共晶点とマグネシウム側に高共晶点を合わせもつことが分かった．また，焼結界面のTEM観察結果から，生成した液相が酸化皮膜のMgOの形態に沿って凝固し結合剤の役割を担うことが分かった．
しかし，液相の凝固により形成される金属間化合物は粗大化にともない脆化をもたらすため，強度特性と金属間化合物の寸法の関係について調べた．その結果，2～3μmの寸法で優れた強度と延性が得られた．そこで，強化メカニズムの考察を行った結果，金属間化合物のさらなる寸法制御により固溶強化と結晶粒微細化の効果を十分に引出すことで強度特性の向上が予測された．そこで，ガスアトマイズ法による微細化を検討した結果，金属間化合物の寸法が約1μmで高強度・高延性が得られ，強度特性の支配要因が明らかとなった．
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