マグネシウム合金の素形材開発と成形法確立に関する研究

拡散接合技術は、接合後、組織変化が観察されず、また特性劣化が生じないため非常に優れた接合技術として注目されている。しかし、健全で接合強度が高い拡散接合部材を得るためには、温度や圧力、時間等の因子の考慮が必要である。これらの値を実験より求めることは非常に困難である。そこで、実験を行わず最適値を予測可能な拡散接合モデルを作成した。本モデルは、高温変形時に形成される空洞の成長機構を使用した。提案したモデルの妥当性を評価するために、実際に拡散接合実験を行った。その結果、全ての理論予測条件で、母材の強度に対し90%を超える高い値を示し、実験値と理論予測値が良い一致を示すことが分かった。さらに、マグネシウムの結晶粒径を微細化することにより、より短時間でかつ低温で拡散接合が可能であることが分かった。これらの結果より、マグネシウム合金を用いた新しい加工技術の可能性について提案することができた。一方で、構造部材にマグネシウムを使用する場合、その素形材の安全性や信頼性の確保が必要である。その代表的な指標が、破壊靭性値であるが、現段階ではこの基礎的なデータが欠如している。そこで、本研究では、実用マグネシウム合金を用いて破壊靭性値を求めた。その結果、高強度アルミニウム合金の破壊靭性値に対して、マグネシウムのそれは半分程度であった。これは、素材を作成する際の行程等による不純物が影響すると考えられる。具体的に、より高い破壊靭性値を有するマグネシウム合金を開発するためには、マンガンや鉄の制御が必須であることを明確にした。

拡散接合技術は、接合後、組織変化が観察されず、また特性劣化が生じないため非常に優れた接合技術として注目されている。しかし、健全で接合強度が高い拡散接合部材を得るためには、温度や圧力、時間等の因子の考慮が必要である。これらの値を実験より求めることは非常に困難である。そこで、実験を行わず最適値を予測可能な拡散接合モデルを作成した。本モデルは、高温変形時に形成される空洞の成長機構を使用した。提案したモデルの妥当性を評価するために、実際に拡散接合実験を行った。その結果、全ての理論予測条件で、母材の強度に対し90%を超える高い値を示し、実験値と理論予測値が良い一致を示すことが分かった。さらに、マグネシウムの結晶粒径を微細化することにより、より短時間でかつ低温で拡散接合が可能であることが分かった。これらの結果より、マグネシウム合金を用いた新しい加工技術の可能性について提案することができた。一方で、構造部材にマグネシウムを使用する場合、その素形材の安全性や信頼性の確保が必要である。その代表的な指標が、破壊靭性値であるが、現段階ではこの基礎的なデータが欠如している。そこで、本研究では、実用マグネシウム合金を用いて破壊靭性値を求めた。その結果、高強度アルミニウム合金の破壊靭性値に対して、マグネシウムのそれは半分程度であった。これは、素材を作成する際の行程等による不純物が影響すると考えられる。具体的に、より高い破壊靭性値を有するマグネシウム合金を開発するためには、マンガンや鉄の制御が必須であることを明確にした。