高速・低温超塑性鍛造のできる新銅系合金の開発と形状記憶の附与

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550090
• 研究機関: 崇城大学
• 研究代表者: 三浦 精 崇城大学, 工学部, 教授 (00066169)
• 研究分担者: 小野 長門 崇城大学, 工学部, 助教授 (20258643)
• キーワード: 超塑性 / 鍛造加工 / Cu-Zn-Sn合金 / 結晶粒微細化 / 形状記憶効果 / 耐腐食性 / 異相界面すべり

研究概要

従来の実験に基づきH14年度で行った研究実績は以下の通りである。
(1)低温高速超塑性材料の開発
銅合金をベースとして複雑形状・高精度・Pbレス・低コスト等の要件を満足させるためには、下記が不可欠であった。
(1)800K以下で超塑性が発現すること。
廉価な熱間鍛造鋼「SKD61等」が使用可能
(2)高速鍛造可能であること。
従来鍛造と同等レベルの高生産性が必要。
(3)黄銅材料の現行生産ラインで製造可能であること。
以上を実現するため、基本成分を「Cu:59%、Sn:3%、Pb<0.01%、Zn:残部」として、Sn添加で析出する高硬度γ相を利用した「α+β+γ」3相組織を材料設計した。
(1)Cu・Sn・Zn成分制御による高温鍛造温度「800K以下」で各相の比の適正化
(2)低温押し出しによる結晶粒微細化「15μm以下」
この結果、目標である800K以下での高延性を得ることができた。これはα・β・γ各相間での異相界面すべり発生によると考えており、初期ひずみ速度0.9sec^<-1>という実用レベルの高速で高延性が得られた。
(2)恒温密閉鍛造の概要
開発材を最大限に活用するために、上下だけでなく自由方向から加工できる油圧マルチシリンダプレスを用いた恒温密閉鍛造設備・技術を開発した。
(3)溶体化処理による高強度化
Sn添加EESメタルを溶体化処理することにより、SUS304に匹敵する高強度と高い延性を得ることができた。さら種々の熱処理パターンにより機械的特性を制御することも可能となり、銅合金適用範囲の拡大が期待できる。

研究成果

• [文献書誌] Sei Miura: "Shape-Memory and Superelasticity in Cu Zn Sn Alloy and its Application"Materials Science Forum. 394-395. 399-402 (2002)
• [文献書誌] Hiroyuki Kato, Sei Miura: "Effect of Grain Baundaries on the Superelastic Deformation of Cu Al Mn Shape-Memory Bicrystals"Materials Science Forum. 394-395. 205-208 (2002)
• [文献書誌] 三浦精他4名: "超塑性銅合金と特殊鍛造加工法の開発による量産品への応用"日本機械学会誌. 105・5. 614 (2002)
• [文献書誌] 三浦精他5名: "超塑性・形状記憶銅合金EESメタルの開発とそれを用いた特殊鍛造加工法の開発"材料. 51・8. 965 (2002)
• [文献書誌] S.Miura, N.Ono, K.Nakamura, N.Ashie, R.Matsubara: "Development of Superplastic Corrosion Resistant Shape Memory Cu-Zn-Sn Alloys by Grain Refining and Its Applications"Proceedings of Seminar on Nanotechnology for Fabrication of Hybrid Materials, Tateyama, Toyama, Japan. Sept.. 51-54 (2002)