Development of strong and formable Mg alloy sheet via novel microheterostructures

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Mg-Al-Mn合金およびMg-Zn-Ca合金を用いて圧延加工を行い、種々の温度条件による焼なまし後、引張特性や室温プレス成形性、微細組織の評価を行い、優れた強度-成形性バランスを有する合金組成とその組織因子を明らかにした。Mg-Al-Mn合金では、アルミニウム添加量によって、焼なまし後の組織因子が大きく異なることを確認し、アルミニウム添加量が2～4%の場合に、圧延集合組織成分(マグネシウム底面が圧延面に平行に配向した成分)を低減でき、微細な再結晶組織も形成するため、優れた引張特性と室温張出し成形性を示すことがわかった。5%以上のアルミニウムを添加した後、比較的低温にて焼なましを行うと、加工粒が残留したミクロヘテロ構造を形成し、強度特性は大きく改善し、良好な破断伸びを付与できることがわかった。ミクロヘテロ構造を有する材料でも、良好な張出し成形性は示すものの、高成形アルミニウム合金相当の成形性は付与できなかった。結晶塑性シミュレーションを援用して、検討合金圧延材の臨界分解せん断応力や塑性変形時の活動転位および双晶の割合を定量的に評価したところ、アルミニウム添加量が増えるにつれて、非底面すべり（柱面すべり）が活動しやすくなることを明らかにした。さらに、ミクロヘテロ構造の導入でも、柱面すべりが活発化することを見出した。Mg-Zn-Ca合金では、高成形アルミニウム合金に匹敵する室温張出し成形性の発現に成功した。また、圧延加工後の熱処理条件を変え、検討合金圧延材の引張特性および室温張出し成形性に及ぼす結晶組織の影響を調べたところ、検討合金圧延材では、引張降伏応力に及ぼす結晶粒径の依存性が強く、また、結晶粒が微細化しても優れた室温張出し成形性を示すことがわかり、Mg-Al-Mn合金を上回る強度-成形性バランスを実現可能なプロセスを見出した。