ECAP法による超微細粒合金の組織と力学特性

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ECAP(Equal Channel Angular Pressing)法とは,ある角度で交わる同じ径の溝をもつ金型を通して材料を強制的に押し出し,溝の交差面で強いせん断変形を与えると同時に結晶粒径を微細化する方法で,これによれば材料の大きさは加工の前後で変わらず,環境からの汚染もなく,孔のないバルク状態の超微細結晶粒材料が得られる.適用できる材料に原理的に制約がなく,従来の材料の組成を変えることなく特性を飛躍的に向上できる可能性がある.純Alについて歪の各段階での組織を電子顕微鏡で観察した結果,結晶粒の微細化は動的再結晶により起こること,せん断方向の組み合わせにより形成される組織が異なり,結晶粒の微細化には最適条件があることなどが明らかとなった.形成される微細粒の粒界は準安定状態で,移動抑制粒子がない場合には容易に粒界移動を起こした.Al-MgおよびAl-Mg-Li-Zr系合金での実験によれば,硬度は結晶粒径の-1/2乗に比例して増加し,いわゆるホール・ペッチの関係が成立する.673KでECAPしたAl-Mg-Li-Zr合金を603Kで引張変形すると,3.3×10^<-3>S^<-1>の歪速度で500%を超える超塑性伸びが観測され,3.3×10^<-2>S^<-1>の早い歪速度でも300%の伸びが得られた.この合金はECAP後に溶体化処理・時効すると強度が大幅に上昇し,かつ高い延性が保たれ,ECAP法が材料の靭性改善にもきわめて有効であることが示された.現在,ECAPによる超微細粒組織の形成機構の解析,Cu合金,Mg合金,Zn合金なども含めて組織の最適化条件の探索を進めると同時に,これらの材料の力学特性評価を継続して進めている.