Challenges for the microstructure control in high-speed extruded magnesium alloys using coherent precipitates

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押出し加工前の均質化処理によって析出物の分散状態を変化させたMg-0.5Ca-1Mn(mass%)を作製し、押出し加工後に組織観察を行ったところ、マグネシウム母相に固溶した合金元素を押出し加工中に析出物として形成させた場合が、押出材の結晶粒の微細化により効果的である可能性を得た。Mg-0.5Ca-1Mn合金に形成するMg2Ca相は、高速押出しに伴う加工発熱が大きい場合、マグネシウム母相に固溶し、結晶粒径の微細化効果が小さいことがわかった。このため、αMn相の析出量を増やすためにマンガンを多く添加したMg-0.2Ca-2Mn(mass%)合金を押出し加工に供したところ、結晶粒径を微細化でき、Mg-0.5Ca-1Mn合金とほぼ同じ破断伸びや圧縮破断ひずみを維持しながらも、引張および圧縮耐力を向上させることができた。ただし、Mg-0.2Ca-2Mn合金中には、粗大化した結晶粒も一部存在しており、より熱的安定性の高い析出物を形成する合金系を検討する必要があると考えた。また、カルシウムフリーのMg-Mn合金押出材の特性評価を進める中で、特異な現象を見出した。押出し加工前の熱処理条件や押出し条件の最適化によって、Mg-Mn合金にて、平均粒径3μmの微細かつ均一な結晶組織を得ることができたが、常識とは異なり、結晶粒径の微細化に伴う特性改善効果が極めて限定的であった。電子線後方散乱回折法によって、Mg-Ca-MnおよびMg-Mn合金の引張試験時の組織変化を調べたところ、カルシウム未添加の場合には、柱面すべりの活動が抑制されることがわかった。また、粒界すべりが生じた可能性も示唆されたことから、塑性変形時に粒界すべりが生じやすく、強度が低下した一方で、柱面すべりが活動しなかったため、延性も低下したと考えられる。