ECAP法による結晶粒の微細化と超塑性特性の発見

ECAP法とは金型中で交差する同じ径の二つの溝孔(Channel)を通して材料を押し出し,溝孔の交差面上で材料に集中的にせん断変形を与えるというきわめて単純なものであり,加工前後で材料の径は変わらないから,原理的にプレス回数,すなわち与えられるひずみ量には制約がなく,バルク状態のままできわめて大きな加工ひずみを蓄積することができるので結晶粒を超微細化することができる.どのような粒径がどのような歪量で達成されるかは金型の設計だけではなく,温度,ひずみ速度にも依存する.また,繰り返しプレス過程で材料を挿入するとき方向を変えることによりいろいろなせん断変形を組み合わせ組織制御することができる.純Alを用いたモデル実験によれば,同一面上での繰り返しせん断を三次元的に組み合わせると最も少ないプレス数で結晶粒が微細粒化されることがわかり,平均1.2μmの超微細粒が得られた.合金元素を添加すると得られる結晶粒径は小さくなり,3%Mg添加で平均粒径は0.2μmに達する.一方,プレス温度の上昇と共に結晶粒径は大きくなるが組織の熱的安定性は高くなる.超塑性特性発現のためには微細組織の熱的安定性の付与が必要であり,微細粒子の分散あるいは2相化が有効である.Al-6%Cu-0.4%Zr合金(Supral 100A)をECAP加工すると平均粒径が約0.5μmとなり,従来超塑性特性の発現が報告されているより低温かつ高ひずみ速度の573K,1x10^<-2>s^<-1>で約970%の超塑性伸びが観測された.Al-5.5%Mg-2.2%Li-0.12%Zr合金(1420合金)でも従来の加工熱処理材と比較して低温で著しい高ひずみ速度超塑性を発現することができた.モデル合金のAl-Mg-Sc合金でもECAPプロアセスの最適化により,すべてのひずみ速度領域で従来報告されている特性より大幅に改善できた.

ECAP法とは金型中で交差する同じ径の二つの溝孔(Channel)を通して材料を押し出し,溝孔の交差面上で材料に集中的にせん断変形を与えるというきわめて単純なものであり,加工前後で材料の径は変わらないから,原理的にプレス回数,すなわち与えられるひずみ量には制約がなく,バルク状態のままできわめて大きな加工ひずみを蓄積することができるので結晶粒を超微細化することができる.どのような粒径がどのような歪量で達成されるかは金型の設計だけではなく,温度,ひずみ速度にも依存する.また,繰り返しプレス過程で材料を挿入するとき方向を変えることによりいろいろなせん断変形を組み合わせ組織制御することができる.純Alを用いたモデル実験によれば,同一面上での繰り返しせん断を三次元的に組み合わせると最も少ないプレス数で結晶粒が微細粒化されることがわかり,平均1.2μmの超微細粒が得られた.合金元素を添加すると得られる結晶粒径は小さくなり,3%Mg添加で平均粒径は0.2μmに達する.一方,プレス温度の上昇と共に結晶粒径は大きくなるが組織の熱的安定性は高くなる.超塑性特性発現のためには微細組織の熱的安定性の付与が必要であり,微細粒子の分散あるいは2相化が有効である.Al-6%Cu-0.4%Zr合金(Supral 100A)をECAP加工すると平均粒径が約0.5μmとなり,従来超塑性特性の発現が報告されているより低温かつ高ひずみ速度の573K,1x10^<-2>s^<-1>で約970%の超塑性伸びが観測された.Al-5.5%Mg-2.2%Li-0.12%Zr合金(1420合金)でも従来の加工熱処理材と比較して低温で著しい高ひずみ速度超塑性を発現することができた.モデル合金のAl-Mg-Sc合金でもECAPプロアセスの最適化により,すべてのひずみ速度領域で従来報告されている特性より大幅に改善できた.