D–09 摩擦攪拌プロセスによるアルミニウム材料の高強度化

機械金属部 金属材料系大阪府立大学大学院 工学研究科

軽金属材料の信頼性向上には、結晶粒微細化による強化が有効

強ひずみ加工(Severe Plastic Deformation; SPD)による組織制御

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

RTQZ expε&

Z > 1016 s–1で温度・ひずみ速度に依存しない最小結晶粒径に到達

Zener-Hollomonパラメータ(温度補償ひずみ速度因子)

ε& :ひずみ速度 [s-1] Q :活性化エネルギー(142 kJ/mol)

R :気体定数(8.31 J/mol･K)

T :加工温度 [K]

低温かつ高いひずみ速度での加工が必要

摩擦攪拌接合(Friction Stir Welding; FSW)を組織制御プロセスとして応用した摩擦攪拌プロセス(Friction Stir Processing; FSP)の適用

( ) 2.0tmax /435 VRT =

Rt: ツール回転数V: ツール移動速度

FSPを用いて純Alの最小結晶粒径(1.3µm)を達成

SPDによる超微細粒材料の作製には、より大きいZでの加工が求められている

FSP後の純アルミニウムの結晶粒

ツール

Al板e

em

2L

rR πε ⋅=&

FSP中のひずみ速度

Rm: material flow rate

(ツール回転数×1/2)

○ 局所改質・複数パスによるバルク材の作製

✕ 室温加工は不可能(ツールとの摩擦熱)

ビッカース硬さは母材の1.9倍に到達

森重大樹 平田智丈 田中努辻川正人 東健司

ツール回転数 300 rpmツール移動速度 200 mm/min

→ Z = 4.8 × 1017 s–1