ヘテロストラクチャーを利用した金属材料設計と難加工部材への応用

本研究は，ヘテロ構造（特性の異なる相の分布）を有する金属組織を創製し，その組織の変形能を利用して塑性加工に応用する研究である．積極的な不均質性の導入による材料設計の提案の一貫として，Al-Mg系合金のストレッチャ・ストレイン（ひずみ模様）の抑制に取り組んだ．ストレッチャ・ストレインは板金成形において製品の外観を損なうだけでなく変形予測を困難にするため，その抑制は工業的に重要である．板表面に規則的に微細なインデンテーションを施して金属組織の不均一性を導入することで，ストレッチャ・ストレインの発生と密接な関係があるセレーション（応力変動，ひずみ変動）が低減することを見出した．供試材には5182-Oアルミニウム合金薄板を用い，引張試験片平行部のND面に対し，全自動マイクロビッカース硬さ試験機により対角線長約235μmの圧痕を格子間隔283，400，566μmの格子状に規則的なインデンテーションを施し，引張試験に供した．その結果，インデンテーションを付与すると，圧痕が変形の起点となって多くの変形帯が発生することで，降伏伸びが明瞭に低減され，塑性変形中も変形帯の伝播距離が短くなり伝播速度がわずかに低下することが明らかになった．それにより応力変動の振幅を著しく低減させるには至らないものの，階段状のひずみ変動のステップを減少させ不均一変形の集中を緩和させたと推測された．このインデンテーションによるセレーションの低減効果は材料の引張特性（引張強さ，破断伸びなど）を変えることなく現れる．合金添加を必要とせず局所的に導入することが可能であることからプレス成形への工業的な応用が期待できる．

本研究は，ヘテロ構造（特性の異なる相の分布）を有する金属組織を創製し，その組織の変形能を利用して塑性加工に応用する研究である．積極的な不均質性の導入による材料設計の提案の一貫として，Al-Mg系合金のストレッチャ・ストレイン（ひずみ模様）の抑制に取り組んだ．ストレッチャ・ストレインは板金成形において製品の外観を損なうだけでなく変形予測を困難にするため，その抑制は工業的に重要である．板表面に規則的に微細なインデンテーションを施して金属組織の不均一性を導入することで，ストレッチャ・ストレインの発生と密接な関係があるセレーション（応力変動，ひずみ変動）が低減することを見出した．供試材には5182-Oアルミニウム合金薄板を用い，引張試験片平行部のND面に対し，全自動マイクロビッカース硬さ試験機により対角線長約235μmの圧痕を格子間隔283，400，566μmの格子状に規則的なインデンテーションを施し，引張試験に供した．その結果，インデンテーションを付与すると，圧痕が変形の起点となって多くの変形帯が発生することで，降伏伸びが明瞭に低減され，塑性変形中も変形帯の伝播距離が短くなり伝播速度がわずかに低下することが明らかになった．それにより応力変動の振幅を著しく低減させるには至らないものの，階段状のひずみ変動のステップを減少させ不均一変形の集中を緩和させたと推測された．このインデンテーションによるセレーションの低減効果は材料の引張特性（引張強さ，破断伸びなど）を変えることなく現れる．合金添加を必要とせず局所的に導入することが可能であることからプレス成形への工業的な応用が期待できる．