Novel Micro Fabrication Technique of Mg Alloys and Its Application to Micro Forming

镁合金微细加工新技术及其在微成形中的应用

• 批准号: 17F16718
• 负责人: 古島 剛
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-10-13 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F16718/
• 关键词: マグネシウム合金; 生体材料; マイクロ加工; ECAP

マグネシウム合金は，超軽量かつ高比強度，高比剛性の特徴と生体内での優れた生体適合性と分解特性を有することから新たな生体材料として注目されている．しかしながら，微細部品で構成された生体用医療機器部品を成形する場合，その成形性が劣ることなどが大きな問題となっている．本研究では生体用微細マグネシウム合金部材を成形するための素材製造法として，直径5ｍｍのマグネシウム合金AZ31および純マグネシウムを対象にしたマイクロECAPを開発した．ECAP法は，屈曲したチャネル内に材料を押し通すことでせん断ひずみを加える強加工法である．マグネシウム合金棒材のマイクロECAPにおける各種加工条件（ルート，加工温度，押出い速度，潤滑条件）が表面特性，結晶組織，機械的性質に及ぼす影響を明らかにした．加工温度が低いほど結晶粒は微細化されることがわかった．また加工ルートBcの場合，双書変形が結晶粒界をまたぐ現象が生じることがSEM-EBSD観察結果から明らかとなった．また結晶塑性有限要素法による集合組織解析法を提案し，塑性変形後の集合組織の予測を行った．さらにECAP加工後の材料に対し，NaClを用いたin-vitro分解特性試験を行った．特にレーザ顕微鏡を用いて腐食の過程を逐次観察することで，どの部位から腐食が始まっているかを明らかにした．以上，マイクロECAP法によって創製した組織制御マグネシウム合金の開発指針を得ることができた．

The characteristics of high specific strength, high specific rigidity, and excellent adaptability to organisms and decomposition characteristics of new biological materials are noted. In the case of forming a medical device component for biological use, the formability of the fine component is poor. In this study, the material production method for forming micro-alloy parts for bio-engineering was studied. The alloy AZ31 with a diameter of 5mm was developed by ECAP method. Various processing conditions (processing temperature, extrusion speed, lubrication conditions), surface characteristics, crystalline structure, mechanical properties and effects of various processing conditions (processing temperature, extrusion speed, lubrication conditions) on the production of alloy bars are discussed. Processing temperature is low, crystal grain is fine. In the case of processing Bc, the phenomenon of crystal grain boundary in double book shape occurs, and the SEM-EBSD observation result is clear. A method for predicting aggregate microstructure after crystallization plasticity by finite element method was proposed. After ECAP processing, the material was tested for in-vitro decomposition characteristics using NaCl. The process of decay is observed by micro-mirrors. The above ECAP method is used to create and control the development of alloys.

项目成果

Development on the Technologies and Applications of the Equal Channel Angular Pressing

等通道角向冲压技术及应用进展

• 发表时间: 2017
• 作者: Hejie Li;Ken-ichi Manabe;Andreas Ochsner;Zhengyi Jiang;Tsuyoshi Furushima
• 通讯作者: Tsuyoshi Furushima

A new constitutive analysis of hexagonal close-packed metal in equal channel angular pressing by crystal plasticity finite element method

• DOI: 10.1007/s00161-017-0583-9
• 发表时间: 2018
• 期刊: Continuum Mechanics and Thermodynamics
• 影响因子: 2.6
• 作者: Hejie Li;A. Öchsner;P. Yarlagadda;Yingping Xiao;T. Furushima;D. Wei;Zhengyi Jiang;K. Manabe

東京大学生産技術研究所 変形加工学研究室

东京大学产业科学研究所变形加工研究室

University of Wollongong/Griffith university(オーストラリア)

卧龙岗大学/格里菲斯大学（澳大利亚）

Influence of different deformation routes on the mechanical properties and microstructures of micro-ECAP processed pure Mg specimen

不同变形路径对微ECAP加工纯镁试样力学性能和显微组织的影响

• 发表时间: 2017
• 作者: Hejie Li;Ken-ichi Manabe;Andreas Ochsner;Kazuo Tada;Zhengyi Jiang;Tsuyoshi Furushima
• 通讯作者: Tsuyoshi Furushima