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2002 年度 実績報告書

マルチスケール制御によるトレードオフ・バランシング高性能マグネシウム合金の創製

研究課題

研究課題/領域番号 11225209
研究機関大阪府立大学

研究代表者

東 健司  大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (50173133)

研究分担者 向井 敏司  大阪市立工業研究所, 機械課, 主任研究員
高津 正秀  大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (80145812)
キーワードマルチスケール制御 / トレードオフバランシング / 第一原理分子動力学 / 微細化プロセス / 結晶方位制御 / 拡散接合 / プレス成形性 / 切欠き感受性
研究概要

本研究は、電子・原子レベルからマクロまでのマルチスケール制御によるトレードオフバランシングされた高性能マグネシウム合金の創製を目的とし、(1)第一原理分子動力学計算による変形挙動の解析と合金設計、(2)機械的特性や成形性に優れた合金の創製プロセスの構築、(3)拡散接合および摩擦撹拝溶接技術の確立、(4)圧延板からのプレス成形技術の確立、の4つに大別できる。
(1)では、マグネシウムの脆さの原因となる底面と非底面の臨界分解せん断応力の大きな差を、単結晶の理想すべり変形における積層欠陥エネルギーの計算から論じ、Li、Al、Znのいずれの添加でもその差が小さくなることを見出した。また、結合強度の異方性を電子密度分布から論じた。
(2)では、拘束型押出しによるMg-Zn系合金へのZr系析出物微細分散と結晶粒微細化による衝撃特性の向上を達成した。また、ECAEによるAZ31合金の結晶粒微細化と方位制御による伸びのひずみ速度逆依存性が見出され、1.8×10^3_S^<-1>の室温高速引張下で50%もの飛躍的な伸びの向上を達成した。また、種々の合金において低温ないし高速超塑性が発現することを明らかにした。
(3)では、圧縮場での超塑性変形における空洞消滅モデルから拡散接合条件式を導き、AZ31合金が、最適条件下では、アルミニウムの1/3の接合時間で十分な接合強度が得られることを示した。また、摩擦攪拌接合では、純マグネシウムは空洞成長により十分な接合強度が得られないが合金では母材の90%以上の接合強度が得られた。
(4)では、深絞りの成形限界がポンチ肩上での引張曲げによる破断限界に依存し、473K以下の加熱によりそれが向上することを示した。また、引張試験では評価し難い局所的な変形能がプレス成形性の向上に重要であることを示し、切欠き感受性試験による成形性評価を提唱した。

  • 研究成果

    (40件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (40件)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "High-strain-rate superplasticity at low temperature in a ZK61 magnesium alloy produced by powder metallurgy"Scripta Materialia. 41・2. 209-213 (1999)

  • [文献書誌] Mukai, Toshiji: "Dynamic compressive behavior of an ultra-lightweight magnesium foam"Scripta Materialia. 41・4. 365-371 (1999)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Low temperature superplastic behavior in ZK60 magnesium alloy"Materials Science Forum. 304-306. 303-308 (1999)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Observation of high-strain-rate superplasticity in ZK60 and SiCp/ZK60 composite"Materials Science Forum. 304-306. 297-302 (1999)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Low temperature superplasticity in a ZK60 magnesium alloy"Materials Transactions, JIM. 40-8. 809-814 (1999)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Effect of Temperature and Grain Size on the Dominant Diffusion Process for Superplastic Flow in an AZ61 Magnesium Alloy"Acta Materialia. 47・14. 3753-3758 (1999)

  • [文献書誌] Tsutsui, Hirosuke: "Superplastic deformation behavior in commercial magnesium alloy AZ61"Materials Transactions, JIM. 40・9. 931-934 (1999)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Superpliasticity at low temperatures in a ZK61 magnesium alloy produced by powder metallurgy"Key Engineering Materials. 171-174. 363-368 (2000)

  • [文献書誌] Mukai, Toshiji: "Experimental study of the mechanical properties at elevated temperatures in commercial Mg-Al-Zn alloys for superplastic forming"Key Engineering Materials. 171-174. 337-342 (2000)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Low temperature superplasticity in a magnesium-based composite"Scripta Materialia. 42-3. 249-255 (2000)

  • [文献書誌] Mukai, Toshiji: "Application of superplasticity in commercial magnesium alloy for fabrication of structural components"Materials Science and Technology. 16・11-12. 419-422 (2003)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Superplasticity of a particle-strengthened WE43 magnesium alloy"Materials Transactions, JIM. 42-1. 157-162 (2003)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Deformation mechanism in a coarse-grained Mg-Al-Zn alloy at elevated temperatures"International Journal of Plasticity. 17・3. 387-397 (2001)

  • [文献書誌] Somekawa, Hidetoshi: "The press formability in magnesium alloy AZ31"Materials Science Forum. 350-351. 177-182 (2000)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Superplastic behavior in commercial wrought magnesium alloys"Materials Science Forum. 350-351. 171-176 (2000)

  • [文献書誌] Mukai, Toshiji: "Grain refinement of commercial magnesium alloys for high-strain-rate-superplastic forming"Materials Science Forum. 350-351. 159-170 (2000)

  • [文献書誌] Mukai, Toshiji: "Ductility enhancement in magnesium alloys under dynamic loading"Materials Science Forum. 350-351. 97-102 (2000)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Realization of high-strain-rate superplasticity at low temperatures in a Mg-Zn-Zr alloy"Materials Science and Engineering A : Structual Materials Properties Microstructure and Processing. 307・1-2. 119-128 (2001)

  • [文献書誌] Kanahashi, Hidenori: "Experimental study for the improvement of crashworthiness in AZ91 magnesium foam controlling its microstructure"Materials Science and Engineering A : Structual Materials Properties Microstructure and Processing. 308・1-2. 283-287 (2001)

  • [文献書誌] Mukai, Toshiji: "Grain refinement of a commercial magnesium alloy for superplastic forming"Materials Science Forum. 357-359. 459-464 (2001)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Effective diffusivity for superplastic flow in magnesium alloys"Materials Science Forum. 357-359. 147-152 (2001)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Superplastic deformation mechanism in powder metallurgy magnesium alloys and composites"Acta Materialia. 49・11. 2027-2037 (2001)

  • [文献書誌] Masahide, Kohzu: "Fracture Mechanism and Forming Limit in Deep-Drawing of Magnesium Alloy AZ31"Materials Transactions. 42・7. 1273-1276 (2001)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Grain size control of commercial wrought Mg-Al-Zn alloys utilizing dynamic recrystallization"Materials Transactions. 42・7. 1200-1205 (2001)

  • [文献書誌] Mukai, Toshiji: "Effect of grain refinement on tensile ductility in ZK60 magnesium alloy under dynamic loading"Materials Transactions. 42・7. 1177-1181 (2001)

  • [文献書誌] Uesugi, Tokuteru: "Ab Initio Calculation on the Structure and Elastic Properties of A Magnesium-Lithium Alloy"Materials Transactions. 42・7. 1167-1171 (2001)

  • [文献書誌] Mukai, Toshiji: "Ductility enhancement in AZ31 magnesium alloy by controlling its grain structure"Scripta Materialia. 45・1. 89-94 (2001)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Consolidation of machined magnesium alloy chips by hot extrusion utilizing superplastic flow"Journal of the Materials Science. 36・20. 5007-5011 (2001)

  • [文献書誌] Somekawa, Hidetoshi: "Experimental study on diffusion bonding in pure magnesium"Materials Transactions. 42・10. 2075-2079 (2001)

  • [文献書誌] Mukai, Toshiji: "Processing of ductile magnesium alloy under dynamic tensile loading"Materials Transactions. 42・12. 2652-2654 (2001)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "High-strain-rate superplasticity in an AZ91 magnesium alloy processed by ingot metallurgy route"Materials Transactions. 43・1. 78-80 (2002)

  • [文献書誌] Watanabe, Hiroyuki: "Low temperature superplasticity of a fine-grained ZK60 magnesium alloy processed by equal-channel-angular extrusion"Scripta Materialia. 46・12. 851-856 (2002)

  • [文献書誌] Somekawa, Hidetoshi: "Diffusion bonding in superplastic magnesium alloys"Materials Science and Engineering A : Structual Materials Properties Microstructure and Processing. 339・1-2. 328-333 (2003)

  • [文献書誌] Somekawa, Hidetoshi: "Diffusion bonding in commercial superplastic AZ31 magnesium alloy sheets"Key Engineering Materials. 233-254. 857-862 (2003)

  • [文献書誌] Mukai, Toshiji: "Guide for Enhancement of Room Temperature Ductility in Mg Alloys at High Strain Rates"Materials Science Forum. 419-422. 419-422 (2003)

  • [文献書誌] Somekawa, Hidetoshi: "The Diffusion Bonding and Theoretical Model Including Void Growth Mechanism in Magnesium Alloys"Materials Science Forum. 419-422. 393-398 (2003)

  • [文献書誌] Uesugi, Tokuteru: "Generalized Stacking Fault Energy and Dislocation Properties for Various Slip Systems in Magnesium : a First-Principles Study"Materials Science Forum. 419-422. 225-230 (2003)

  • [文献書誌] Yoshikawa, Masahiro: "Quality Improvement of Rapidly Solidified Magnesium Alloy by Plastic Processing"Materials Science Forum. 419-422. 769-776 (2003)

  • [文献書誌] Kohzu, Masahide: "Evaluation of Press Formability in Magnesium Alloy"Materials Science Forum. 419-422. 321-326 (2003)

  • [文献書誌] Chung, Sung Wook: "Superplastic Deformation Behavior in the Commercial AZ61 Mg Alloy during Biaxial Gas-pressure Forming"Materials Science Forum. 419-422. 539-544 (2003)

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公開日: 2004-04-07   更新日: 2016-04-21  

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