HPT加工によるナノアルミナ粒子分散アルミニウム複合材料の創製

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アルミニウム合金を利用することで大幅に軽量化することができます。アルミニウム合金は機械的強度が低いことが欠点です。アルミニウム合金の諸特性を著しく向上させる技術として、最も注目されているものが粉末冶金法です。粉末を用いることで他元素との機械的な合金化やセラミックスなどの異物質と複合化できるという特徴があります。粉末合金の作製にはこれまで高温で焼結や熱間加工などが試みられてきました。しかし、HPT(高圧ねじり変形)加工は通常の塑性加工に比べ、より低温かつ高圧力下で巨大なひずみが導入できるため、低温で複合化できる新たな複合材料創製技術として注目されています。前年度までの研究によって、リング状の試料を用いるRing-HPT加工によってアルミニウム中にナノサイズの非常に硬いアルミナ粒子を均一に分散させた複合材料を作製し、強度改善できることがわかりました。本研究ではRing-HPT加工の前にボールミルを施しアルミナの分散性について調べること、また熱処理を行いAl-Al203複合材の熱的安定性について調べることを目的とします。Ring-HPT加工前にボールミリングを行い、アルミニウムとアルミナ粉末をより均一に混合した後、Ring-HPT加工を施しました。これによってアルミニウム中へのアルミナの分散をより均一にします。加工後、組織観察、機械的特性の評価を行いました。その結果、ボールミルとRing-HPT加工を行った試料では、ボールミルを行わずにRing-HPT加工をした試料に比べて、高い分散性と硬度を示しました。次に、ボールミルとRing-HPTによって作製したAl-Al203複合材に熱処理を行い、組織と硬さの熱的安定性を調べました。その結果、500℃の高温で熱処理をしても、Al203粒子の均一分散によって結晶粒や硬度が高い熱的安定性を示すとわかりました。