| 研究課題/領域番号 |
21H01669
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
|
|---|
| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
|---|
研究代表者 |
中田 大貴 長岡技術科学大学, 産学融合トップランナー養成センター, 特任講師 (80800573)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
|
|---|
| キーワード | マグネシウム合金 / 押出加工 / 結晶組織 / 機械的性質 / 強度異方性 / 粒界ピニング / 析出物 / 押出し加工 / 整合析出物 / 電子線後方散乱回折 / 結晶塑性シミュレーション / 熱力学計算 / 電子線後方散乱回折法 / 引張特性 / 電子顕微鏡 / 結晶塑性解析 / 結晶方位解析 / 非底面すべり |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
マグネシウムは構造金属材料中で最軽量であることから、輸送機器の軽量化に貢献する次世代の軽量材料と言える。ただし、強度や延性は低く、押出し材には特有の強度異方性も存在することから、既存アルミニウム合金の代替材料として使うことは困難と考えられていた。本研究では、マグネシウム合金押出し材の新しい組織制御手法として整合析出物に注目し、熱力学計算や結晶塑性シミュレーションも援用しながらマグネシウム合金のプロセス－微細組織－特性の関係を明らかにする。また、その成果を基に、安価で広範な用途に利用可能な新しいマグネシウム合金開発も行う。
|
| 研究成果の概要 |
展伸用Mg-3Al-0.4Mn(mass%)合金へのカルシウム添加により、高速押出後でも微細な結晶組織を維持し、優れた強度特性を発現する材料を提案した。Mg-3Al-0.8Ca-0.4Mn(mass%)合金は、押出速度を2.4 m/minから6.0 m/minに増加させても、結晶粒径がほとんど粗大化せず、引張耐力は280 MPaを示した。さらに、圧縮耐力は210 MPaに達し、カルシウムを含まない合金と比較して2倍以上の値を示した。カルシウム添加に伴う微細結晶組織の形成には、熱的に安定なAl2Ca相の分散が重要となることがわかった。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
既存の押出用マグネシウム合金は、成形加工性と強度特性を両立しないことが実用化の妨げとなっていた。例えば、生産性を高めることを目的として、押出加工を高速化すると、結晶粒が顕著に粗大化し、構造部材として必要な強度特性を担保することができなかった。特に、圧縮耐力の低下は顕著であり、強度異方性の改善も必須とされていた。本研究では、高速押出加工後でも、極めて優れた強度特性を維持する材料開発に成功した。その強度―延性バランスは、既存の高速押出用・中強度6N01や7N01合金に匹敵することから、本研究成果は、マグネシウム合金を利用した輸送機器の軽量化に重要な役割を果たすことが期待される。
|
