Ｍｇ合金の革新マイクロ製造技術開発とそのマイクロ成形への応用

本研究では、Mｇ合金のマイクロECAPを用いたマイクロ素材の製造法に着目し、結晶塑性有限要素法による集合組織解析によって、結晶不均一性を考慮したECAP下のマイクロ変形機構の解明、力学的特性と寸法効果及びひずみ勾配との関連性解明を目的とした。またマイクロECAPによる組織制御Mｇ合金の力学特性とマイクロ深絞り性の評価を通して高成形性マイクロMｇ合金の開発指針を得ることを目指した。そのために以下の事項を行った。（１）マイクロECAP実験装置の設計・試作開発：マイクロ成形に適用できるMｇ合金製造用のマイクロECAP装置を開発した。まずマイクロスケールのECAP実験装置の開発を検討したが、摩擦の寸法効果で潤滑を改善してもECAPの実験自体が困難となった。そこで、マイクロ深絞り用のブランク製造も考慮し、直径4.4mmの等断面積でチャンネル交差角90度のECAP実験装置に設計変更し、改めてマイクロECAP実験装置を開発した。（２）マイクロECAP加工実験による基礎プロセスデータの収集：マグネシウム合金AZ31と純マグネシウム材の２種類の材料を用いて、各種温度(主として250℃、加工速度およびパス数(4-5パス)を変えたECAP加工を行い、結晶組織、硬さおよび表面粗さも含めた基礎データを収集した。（３）ECAP結晶塑性有限要素解析の準備と改良：ABAQUSを用いた自作のuser subroutineをもつ結晶塑性有限要素コードをFCC用からHCP用への改良のほか、言語をFortan77からFortran 95へ変更した。特に温度の効果について着目し改良も進めたが、まだ十分な成果を得るまでには至っていない。（４）fccのAl合金を対象とした結晶塑性FEMの有効性を示す論文を１編投稿した。hcpのMgにも適用の可能性を示すものであり本研究への適用可能性は大である。

本研究では、Mｇ合金のマイクロECAPを用いたマイクロ素材の製造法に着目し、結晶塑性有限要素法による集合組織解析によって、結晶不均一性を考慮したECAP下のマイクロ変形機構の解明、力学的特性と寸法効果及びひずみ勾配との関連性解明を目的とした。またマイクロECAPによる組織制御Mｇ合金の力学特性とマイクロ深絞り性の評価を通して高成形性マイクロMｇ合金の開発指針を得ることを目指した。そのために以下の事項を行った。（１）マイクロECAP実験装置の設計・試作開発：マイクロ成形に適用できるMｇ合金製造用のマイクロECAP装置を開発した。まずマイクロスケールのECAP実験装置の開発を検討したが、摩擦の寸法効果で潤滑を改善してもECAPの実験自体が困難となった。そこで、マイクロ深絞り用のブランク製造も考慮し、直径4.4mmの等断面積でチャンネル交差角90度のECAP実験装置に設計変更し、改めてマイクロECAP実験装置を開発した。（２）マイクロECAP加工実験による基礎プロセスデータの収集：マグネシウム合金AZ31と純マグネシウム材の２種類の材料を用いて、各種温度(主として250℃、加工速度およびパス数(4-5パス)を変えたECAP加工を行い、結晶組織、硬さおよび表面粗さも含めた基礎データを収集した。（３）ECAP結晶塑性有限要素解析の準備と改良：ABAQUSを用いた自作のuser subroutineをもつ結晶塑性有限要素コードをFCC用からHCP用への改良のほか、言語をFortan77からFortran 95へ変更した。特に温度の効果について着目し改良も進めたが、まだ十分な成果を得るまでには至っていない。（４）fccのAl合金を対象とした結晶塑性FEMの有効性を示す論文を１編投稿した。hcpのMgにも適用の可能性を示すものであり本研究への適用可能性は大である。