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マグネシウム合金への摩擦攪拌プロセス(FSP)によりナノ結晶材料を得て、低温超塑性とpositive exponent超塑性の同時発現を達成することを目的とした。
低温・超高速超塑性の発現のためには、どのような成分の合金を用いるかも重要なことが明らかとなり、マグネシウム合金の主要な添加元素であるアルミニウムが添加されたMg-Al二元系合金、および一般に耐クリープ特性が付与され逆に超塑性の発現を妨げると予想されるイットリウムが添加されたMg-Y二元系合金を用いて低温・超高速超塑性の発現に適した合金成分について検討した。超塑性の主変形機構である粒界すべりの起こりやすさを評価するため、粒界すべりに起因する内部摩擦特性を評価した。この結果、数%のアルミニウム添加は粒界すべりを妨げ、イットリウム添加はさらに微量でも粒界すべりの発現を著しく妨げることが明らかになった。
これと並行して、摩擦攪拌プロセスで、超塑性挙動を評価するために必要な結晶粒微細化領域を均一かつ広い断面積を得る手法やプロセス条件を検討した。摩擦攪拌するツールの形状や摩擦攪拌領域を重複させて形成させる手法等を実施した。この結果、ショルダ径の1/3以内におけるプローブ径の増大、及びプローブ径の1/4程度を重複させた複数回のプロセスが広範囲の処理に効果的であることが確認された。加えて、微細な硬質粒子が存在する場合に結晶粒微細化効果が顕著かつ均一になることが明らかとなった。
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