圧縮・せん断複合負荷による高機能軽金属粉末の組織制御成形法

• 研究課題/領域番号: 11555183
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 金武 直幸 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00115552)
• 研究分担者: 佐野 秀男 住友軽金属工業(株), 研究開発センター, 主任研究員 ; 小橋 眞 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90225483) ; 伊藤 孝至 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40183173) ; 小池 俊勝 ヤマハ発動機(株), 技術本部・主任研究員
• 研究期間 (年度): 1999 – 2001
• 研究課題ステータス: 完了 (2001年度)
• 配分額: 13,600千円 (直接経費: 13,600千円); 2001年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円); 2000年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円); 1999年度: 7,100千円 (直接経費: 7,100千円)
• キーワード: アルミニウム合金 / 金属間化合物 / 組織制御 / 結晶粒微細化 / せん断応力 / メカニカルアロイング / 圧縮ねじり成型法 / 粉末成形法 / 軽金属材料 / 圧縮ねじり成形法

研究概要

研究代表者らが開発した「圧縮ねじり成形法」は圧縮・せん断複合負荷の加工が可能で、被加工材の形状を変えることなく材料内部に大きな塑性ひずみを導入できる特徴がある。本研究はこの特徴を有効に利用し、軽金属材料を対象に材料内部の組織を高度に制御する新しいプロセスの開発を目的として、金属間化合物の合成同時成形およびアルミニウムの結晶粒微細化法について検討した。その結果、次のことが明らかとなった。
○金属間化合物の合成同時成形及び金属との同時接合
1.アルミニウムとチタンの混合粉末を圧縮ねじり成形することによって、メカニカルアロイングの効果を確認することができた。すなわち、二層ラメラー組織の形成を経てAl_3Tiの金属間化合物相の生成を確認することができた。
2.金属間化合物の生成は、せん断変形の大きい駆動側外周部に限られるが、成形温度、成形圧力、ねじり回数の条件を適正に変化させることによって、生成領域は拡大する。
3.金属間化合物の生成と同時に、アルミニウムや銅合金のバルク材との接合が可能である。
○純アルミニウムの結晶粒微細化
1.初期粒径100μm程度の純アルミニウム溶製材を圧縮ねじり加工することによって、形状を変えることなく無く10μm以下の結晶粒径まで微細化が可能である。
2.結晶粒の微細化は駆動側に限られるが、上下反転して繰返しねじり加工することによって、資料の多くを微細化することが可能である
3.加工温度を低く、試料高さが低いほど微細化効果は顕著に現れる。