Simultaneous improvement of strength and room-temperature formability of rolled Mg alloy by dynamic recrystallization based microstructural control

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圧延加工後に全面再結晶組織を実現可能なマグネシウム合金探索を行った。動的再結晶を組織全面で生じさせるには、大ひずみ圧延加工が必須であると考えられるが、マグネシウム合金の展伸加工性は低いことが一般的であるため、まずは、大ひずみでも割れなく圧延可能な材料の選定を行った。また、マグネシウム合金の成形性低下の原因となる底面集合組織(（0001）面//圧延面)を解決できる材料としてMg-Zn-Ca合金があり、まずは、本合金の圧延加工性に及ぼす亜鉛およびカルシウム添加量の影響を調べたところ、予想通り、カルシウムが多いと、圧延加工時には割れが生じやすいことがわかった。一方で、亜鉛添加は、圧延加工性の向上に有利であることがわかり、0.4%~2.3%の範囲では、亜鉛添加量が増えると、大ひずみ圧延加工時の割れが低減した。以上の結果より、合金組成を決定し、種々の温度にて圧延加工を施した。圧延材の結晶組織を観察したところ、Mg-Zn-Ca合金では、大ひずみ圧延加工後でも、動的再結晶が極めて生じ難いことがわかった。カルシウムを添加したマグネシウム合金では、展伸加工中に動的製結晶が生じ難いことから、研究代表者が最近開発したカルシウムフリーのMg-Al-Mn合金を用いて、大ひずみ圧延加工に挑戦したところ、十分な圧延加工性を有することがわかり、動的再結晶が顕著に生じることも確認した。特に、圧延材の表層近傍では動的再結晶が促進され、1μm程度の超微細結晶粒を形成できることも確認した。さらに、双晶を起点とした動的再結晶も生じることがわかり、双晶を起点とした動的結晶粒によって、マグネシウム合金圧延材特有の底面集合組織を解消できることも実証した。