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1 超塑性は金属材料などで観察される塑性変形の一種であり、低い荷重の下で大きな均一伸びが得られる。革新的素形材加工技術として工業的に超塑性を利用しようとする潮流の中で、近年種々の超塑性材料の開発や超塑性特性の評価方法の標準化(JIS化)などの基盤整備が行われてきた。ところで、超塑性変形においてしばしば確認されるしきい応力の存在は、超塑性発環領域、すなわち超塑性成形条件を狭めてしまうためこしきい応力の発環機構を理解し制御できるようになることは材料科学的な関心であるのみならず工業的にも重要な課題である。本研究を行うことにより、しきい応力の本質を理解するための糸口がつかめる基礎的知見を得ることが大いに期待でき、この点に意義がある。
2 本研究では、微細な結晶粒を有する二元系のマグネシウム合金を用いて、溶質元素の種類や濃度が超塑性しきい応力の大きさとその温度依存性・結晶粒径依存性に及ぼす影響を系統的かつ定量的に評価することにより、超塑性しきい応力の発現機構と溶質原子との関連性を検討する。研究成果の具体的内容は、以下のとおりである。
(1)評価材の作製
添加元素の異なる2種類の二元系合金、および比較としての高純度材全てについて、押出し加工を用いて、超塑性が発現する微細結晶粒材を得ることができた。
(2)超塑性特性の評価
得られた3種類の押出し材に関して、高温での引張試験を幅広いひずみ速度域で行って、超塑性特性を評価した。引張試験結果は変形応力のひずみ速度依存性に着目して整理した。変形応力を算出したひずみ量での材料の結晶粒径をそれぞれの変形条件で算出することによって、結晶粒成長を考慮したしきい応力を決定した。これらの結果、しきい応力の系統的かつ定量的な評価のための基礎データを得ることができた。
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