擬平面ひずみ変形加工により発現した結晶方位の熱的安定性と高温変形特性に関する研究

本研究課題では，塑性変形を受けた結晶粒の長さ/幅の比率を自在に変化できるような擬平面ひずみ変形圧延加工法を開発し，その圧延加工法を用いて加工された金属材料の結晶方向(結晶方位)や結晶粒の形状，その後の熱処理による結晶方位変化や高温中の変形挙動について調査することで，新加工プロセスの妥当性検証を行うことを目的としている．研究2年度は，初年度（2021年度）に実施した擬平面ひずみ変形圧延加工用ロールの開発指針を再検討の上，以下の研究項目を設定した．1．部分圧延を利用した擬平面ひずみ変形圧延加工時の有限要素法解析を行い，再検討した圧延ロール形状や加工回数などのプロセス因子による材料流動や応力・ひずみ分布などの変形特性を明らかにしたのちに，最適な材料流動が期待できる圧延ロールを設計・製作する．2．上記の解析で設計・製作した圧延ロールを用いて，純アルミニウム焼鈍板とAl-Mg系アルミニウム合金焼鈍板を用いた圧延実験を実施する．3．得られた圧延板について光学顕微鏡微視組織観察，圧延方向断面と板幅方向断面について光学微視組織観察とSEM/EBSD測定を行い，有限要素法解析によるひずみ分布との対応を調査する．また，平板状高温引張試験片用つかみ具を設計・製作を行う擬平面ひずみ変形圧延加工時の材料流動や応力・ひずみ分布を3次元有限要素法により解析した結果，ロール断面形状を次の3形状に決定し圧延実験を行った．（1）ロール等胴長方向に三角形溝を連続配置したロール，（2）同一半径の円形凸部が連続配置されたロール（3）異なる半径の円形凸部が連続配置された溝ロール．これら3種について製作を行い，部分圧延と平坦化圧延実験を実施した．その結果，三角形溝ロールよりも円形凸部ロールの方が幅広がりが得られることが分かった．しかしながら，その幅広がり率は最大3％程度にとどまる結果となった．

本研究課題では，塑性変形を受けた結晶粒の長さ/幅の比率を自在に変化できるような擬平面ひずみ変形圧延加工法を開発し，その圧延加工法を用いて加工された金属材料の結晶方向(結晶方位)や結晶粒の形状，その後の熱処理による結晶方位変化や高温中の変形挙動について調査することで，新加工プロセスの妥当性検証を行うことを目的としている．研究2年度は，初年度（2021年度）に実施した擬平面ひずみ変形圧延加工用ロールの開発指針を再検討の上，以下の研究項目を設定した．1．部分圧延を利用した擬平面ひずみ変形圧延加工時の有限要素法解析を行い，再検討した圧延ロール形状や加工回数などのプロセス因子による材料流動や応力・ひずみ分布などの変形特性を明らかにしたのちに，最適な材料流動が期待できる圧延ロールを設計・製作する．2．上記の解析で設計・製作した圧延ロールを用いて，純アルミニウム焼鈍板とAl-Mg系アルミニウム合金焼鈍板を用いた圧延実験を実施する．3．得られた圧延板について光学顕微鏡微視組織観察，圧延方向断面と板幅方向断面について光学微視組織観察とSEM/EBSD測定を行い，有限要素法解析によるひずみ分布との対応を調査する．また，平板状高温引張試験片用つかみ具を設計・製作を行う擬平面ひずみ変形圧延加工時の材料流動や応力・ひずみ分布を3次元有限要素法により解析した結果，ロール断面形状を次の3形状に決定し圧延実験を行った．（1）ロール等胴長方向に三角形溝を連続配置したロール，（2）同一半径の円形凸部が連続配置されたロール（3）異なる半径の円形凸部が連続配置された溝ロール．これら3種について製作を行い，部分圧延と平坦化圧延実験を実施した．その結果，三角形溝ロールよりも円形凸部ロールの方が幅広がりが得られることが分かった．しかしながら，その幅広がり率は最大3％程度にとどまる結果となった．