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本研究では超塑性材料と非超塑性材料を組み合わせた複合材料の超塑性変形において、ミクロ組織の挙動に立脚した超塑性変形メカニズムの解明を試みた。対象とする複合材料としては、Mg合金と純Alの組み合わせで構成されるクラッド材を用いた。
圧延加工により作製したMg合金/Alクラッド薄板材の基礎特性の調査として耐食性試験および引張試験を行った。複合材料は良好な耐食性を示し、Mg合金全体がAlに覆われていることが確認された。また、高温引張試験において、クラッド材が超塑性変形することを明らかにした。Mg合金および純Alそれぞれに対し、高温引張試験を行ったところ、Mg合金は超塑性材料、純Alは非超塑性材料であることを確認した。超塑性変形中に引張試験を中断して急冷により組織を凍結し、電子後方散乱回折法による結晶方位の解析を行うことで超塑性変形中の組織変化を調査した。その結果、Mg合金において、圧延により形成していた圧延集合組織が超塑性変形の進行に伴いランダム化した。一般的に、粒界すべりが生じた際は集合組織がランダム化することが知られているため、本Mg合金は主に粒界すべりにより変形したと考えられる。また、純Alは変形が進むにつれて結晶粒が著しく粗大化し、超塑性変形途中で引張変形による集合組織がわずかに形成したが、伸びが増加するにつれて集合組織は消滅した。計画していた超塑性複合材料の有限要素解析が難航したため、電子ビームリソグラフィ技術を用いて引張試験片平行部に微小な格子模様を描画し、その格子模様の変形を追跡することで微小領域における連続的な変形を調査した。その結果、Mg合金においては粒界すべりが生じた粒界と生じなかった粒界の二種類が存在することが明らかとなった。また、純Alでは結晶粒内での変形が主に進行しており、粒界すべりは見られなかった。
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