ARB法により創製した超微細結晶粒構造材の防振特性とそのメカニズム

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360366
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 南埜 宜俊 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30116107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻 伸泰 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30263213) ; 小泉 雄一郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10322174)
• Keywords: ARB法 / 強加工材 / 圧延 / 内部摩擦 / 防振特性 / 超微細結晶粒 / IF鋼 / 転位

Research Abstract

制振材料は、一般的に、制振特性を向上させると構造材としての強度を犠牲にする。これに対して、高強度で高い制振特性を有する制振材料の開発を目的として、平成16年度は、自動車鋼板などに使用される構造用鋼板Ti添加極低炭素IF鋼を繰り返し重ね接合圧延法により結晶粒微細化による高強度化を行い、その制振特性を調べた。研究方法として、2段圧延機を用いて、繰り返し重ね接合圧延法により相当圧下ひずみ(E_d)5.6までの強加工を試料に加え結晶粒径0.2μmとした。加工材及び873K-973Kまでの温度で焼鈍を施した材料より、内部摩擦測定用試料として、加工材の圧延方向が試料の長手方向に平行になるよう板厚0.2mm×板幅5mm×長さ40mmのサイズの小板を切り出し、内部摩擦測定を行った。さらに、試料の透過型電子顕微鏡(TEM)による組織観察も行った。内部摩擦のQ^<-1>は、22μmの粗粒材では1.40x10^<-3>、0.4μmでは1.63x10^<-3>、0.2μmでは1.83x10^<-3>と向上した。一方、結晶粒内の転位は加工初期では著しく増加するが結晶粒超微細化とともに内部では減少した。また、強度は22μmでは270Mpaであったが0.2μmでは900Mpaと約3倍の高強度を示した。試料に873K-973Kで焼鈍を施すと、873Kで内部摩擦のQ^<-1>を1.57x10^<-3>と低下させるが973Kでは1.72x10^<-3>と回復した。また、内部摩擦の温度依存性を測定し、各材料の内部摩擦の活性化エネルギーを決定したが、それらは粗粒材の10kJ/molから0.2μm材の80kJ/molと変化した。以上の結果より、結晶粒超微細化で3倍となる高強度をもつとともに、しかも制振特性は高強度化により一般材料のように低下せず、約30%の制振特性の向上を達成した。If鋼の内部摩擦メカニズムは室温においては主として転位の運動により内部摩擦を生じており、転位の密度、易動度及び運動した量を制御することで、強度の向上と内部摩擦の向上を達成することが分かった。