| 研究課題/領域番号 |
18K14035
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| 研究機関 | 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター |
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研究代表者 |
猿渡 直洋 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第一部機械技術グループ, 研究員 (50806023)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | マグネシウム合金 / 摩擦攪拌プロセス / メカニカルアロイング法 / 時効析出 / ミクロ組織 / 硬さ |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，マグネシウム合金鋳造材における摩擦攪拌プロセスを用いた析出の促進ならびに難燃性や耐食性の向上を目的として，それぞれに効果的に機能する微細粒子の作製ならびに添加技術を開発し，熱処理の効率化ならびに材料特性の改善について検討を実施している。初めに，摩擦攪拌プロセスによる微細粒子の添加手法を確立するために，種々のマグネシウム合金鋳造材を対象として微細粒子添加に適した摩擦攪拌プロセス条件について検討した。本研究ではマグネシウム合金のバルク材に溝を掘り微細粒子を充填し，充填領域を摩擦攪拌プロセスにより攪拌することで微細粒子をバルク材中に分散させる。微細粒子を充填した箇所はバルク材と比較して密度が低くなるため，摩擦攪拌プロセス時に空隙等の欠陥が発生しやすい。そこで，摩擦攪拌プロセス時のツール回転速度やツール移動速度に着目し，欠陥を生じない摩擦攪拌プロセス条件を検討した。その結果，通常の摩擦攪拌接合などで報告されている条件と比較してツール移動速度が遅い条件において欠陥の発生しない処理が可能であることがわかった。また，ボールミリングを用いた微細粒子の作製手法について予備的な検討を実施した。本研究ではマグネシウム合金鋳造材の析出相の核生成を助長させることを狙い，マグネシウムと二相分離する元素粒子を極めて微細(数～数十nm程度)に作製する必要がある。微細粒子作製のためのボールミリング条件を検討した結果，ミリング時間の延長に伴い二相分離元素の粒子径が小さくなることを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
申請期間の初年度において，マグネシウム合金鋳造材を対象とした微細粒子添加のための摩擦攪拌プロセス条件や微細粒子作製のためのボールミリング条件に関する知見が得られた。これらの知見は本研究を遂行する上での基盤であり，今後はこれら知見を基にマグネシウム合金鋳造材に対して微細粒子を添加，分散させた際の析出挙動や各種特性を評価する。一方で，機械的性質，特に延性や燃焼性に対する評価手法等において未だ検討を必要とする部分もあるため，評価手法の選定や実施可能性について今後も検討を進めていく予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
マグネシウム合金鋳造材に対して微細粒子を添加，分散させた際の析出挙動や各種特性を評価する。別途実施した先行研究においては，AZ91Dマグネシウム合金鋳造材に対して析出の促進を目指し，析出相の構成元素であるアルミニウムを多量に含有した微細粒子を作製し摩擦攪拌プロセスにより添加した。その結果では，摩擦攪拌プロセスによりアルミニウムを多量に導入することで，その後の時効処理において早期に強度(硬さ)が増大することを確認している。一方で，組織観察の結果からはアルミニウムを多量に導入した場合とそうでない場合との析出挙動の差異は確認できない状況であった。その理由としては，AZ91Dマグネシウム合金鋳造材は元々のアルミニウム含有量が多いため，アルミニウムを追加で導入した際の析出挙動の差異を明確に捉えられなかったと考えている。そこで，本研究ではAZ91Dマグネシウム合金と比較してアルミニウム含有量が低いAM60マグネシウム合金鋳造材を実験対象とし，摩擦攪拌プロセスを利用したアルミニウムの多量導入や二相分離元素粒子の導入による析出の促進効果について検討を進める予定である。同時に，カルシウムを含有した微細粒子を摩擦攪拌プロセスにより添加することで，後処理によるマグネシウム合金の難燃性向上の実現可能性やその際の析出挙動についても検討する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
申請期間の初年度においては，材料中の固溶，析出状態を推定することを目的として導電率計(約80万円)を購入する予定であった。しかしながら，所属機関のプロジェクトで導電率計を購入することが決定したため，本研究経費での導電率計の購入を保留とし，繰り越しが発生した。また，研究代表者が所属機関を移動することとなった。移動に伴い，材料組織観察に関わる種々の消耗品の購入および摩擦攪拌接合装置や各種分析装置等の施設利用費用が必要となる。そのため，繰り越した導電率計の購入費用を消耗品の購入や施設利用費用として使用する予定である。なお，必要であった導電率計は移動先の機関でも所有しているため，研究を遂行する上で支障は無いと考えている。
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