HDDR処理により超微細結晶粒化したマグネシウム合金の高機能特性

マグネシウム(Mg)合金は、その軽量性に加えて、比強度、比剛性、電磁遮蔽性、リサイクル性に優れることから、国内ではプラスチックの代替品として、電子機器の筐体等への応用が急激に増えつつある。しかし、Mg合金はHCP構造であるために、加工性が悪く、さらに成形を付加することは困難である。このような難加工性材料の成形には、超塑性を利用することが一つの有効な方法であると考えられ、より微細な結晶粒径が必要である。現在、Mg粉末を熱間押し出しすると、粉末表面の酸化膜が均一に微細分散し、結晶粒成長が抑制するために、1μm程度の微細結晶粒が達成され、高速超塑性が得られているが、それが限度であり、さらなる結晶粒微細化が熱望されている。本計画では、マグネシウム合金の新しい結晶粒微細化方法として、水素を用いたHDDR法に着目した。これまで予備実験ながら、AZ31現用合金(Mg-3Al-1Zn)について、水素雰囲気中で熱処理を施すことによって、Mgが水素化し、固溶していたAlやZnが析出する不均化反応が得られ、さら雰囲気を強制排気することによって、もとのMg固溶体相に戻ることが、研究代表者によって確認されている。そこで、昨年度に引き続きAZ31、AZ61、AZ91現用合金に加えてZK61合金についてもHDDR処理を施し、微細組織の変化を調査することを行った。AZ系合金において、350℃における7Mpa水素と引き続き強制排気を行うことにより、HDDR現象が発現し、得られた結晶粒径は0.1-0.2μm程度のサブマイクロオーダーの組織が得られることが分かった。さらにZK系についてもサブミクロシオーダーに微細化することが確認された。本現象の発現は、水素と親和力の大きな元素と小さな元素との組合せで起こるものと示唆される。

マグネシウム(Mg)合金は、その軽量性に加えて、比強度、比剛性、電磁遮蔽性、リサイクル性に優れることから、国内ではプラスチックの代替品として、電子機器の筐体等への応用が急激に増えつつある。しかし、Mg合金はHCP構造であるために、加工性が悪く、さらに成形を付加することは困難である。このような難加工性材料の成形には、超塑性を利用することが一つの有効な方法であると考えられ、より微細な結晶粒径が必要である。現在、Mg粉末を熱間押し出しすると、粉末表面の酸化膜が均一に微細分散し、結晶粒成長が抑制するために、1μm程度の微細結晶粒が達成され、高速超塑性が得られているが、それが限度であり、さらなる結晶粒微細化が熱望されている。本計画では、マグネシウム合金の新しい結晶粒微細化方法として、水素を用いたHDDR法に着目した。これまで予備実験ながら、AZ31現用合金(Mg-3Al-1Zn)について、水素雰囲気中で熱処理を施すことによって、Mgが水素化し、固溶していたAlやZnが析出する不均化反応が得られ、さら雰囲気を強制排気することによって、もとのMg固溶体相に戻ることが、研究代表者によって確認されている。そこで、昨年度に引き続きAZ31、AZ61、AZ91現用合金に加えてZK61合金についてもHDDR処理を施し、微細組織の変化を調査することを行った。AZ系合金において、350℃における7Mpa水素と引き続き強制排気を行うことにより、HDDR現象が発現し、得られた結晶粒径は0.1-0.2μm程度のサブマイクロオーダーの組織が得られることが分かった。さらにZK系についてもサブミクロシオーダーに微細化することが確認された。本現象の発現は、水素と親和力の大きな元素と小さな元素との組合せで起こるものと示唆される。