東北大-日軽金、AlCa合金のたわみ剛性制御、成形性と強度両立

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 東北大学と日本軽金属は、高成形材料として期待されるアルミ(Al)カルシウム(Ca)合金のヤング率(たわみ剛性)が加工・熱処理で変化するメカニズムの解明に成功した。X線解析装置を用いて熱間・冷間加工前後、熱処理前後でAl4Caの結晶構造が可逆的に変化(マルテンサイト変態)することを確認した。研究成果をベースにヤング率の制御を可能としたほか、鉄の添加により強度向上を実現することでAlCa合金の実用化にめどをつけた。両者は高寸法精度が要求される電子機器など向けに開発を推進する。

 実用アルミ合金では鉄、ケイ素、銅、マグネシウム、マンガン、亜鉛といった元素添加により、冷間・熱間加工や熱処理で求められる強度や伸びなどの機械的特性を制御している。しかし、変形のしにくさ(剛性)のパラメーターであるヤング率についてはどの合金でも68-72ギガパスカルでほぼ一定となっている。
 AlCa合金は、内在する金属間化合物Al4Caが非常に低いヤング率(20ギガパスカル)であり、合金としても低ヤング率のため高成形性材料として期待されている。しかし、これまでは熱間・冷間加工や熱処理によるヤング率の変化を制御することができず、現状では低ヤング率材料として実用化されていない。
 今回、両社ではX線回折装置によりヤング率の変化が結晶構造のマルテンサイト変態に起因することを確認。この知見をベースに変態制御することでAlCa合金のヤング率をコントロールすることを可能とした。研究開発では、ヤング率に影響を及ぼさない鉄を添加することで強度向上にも成功しており、超塑性による高成形性材料としてAlCa合金の実用化に向けた取り組みが期待される。

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このページは、web staffが2017年3月 7日 16:00に書いたブログ記事です。

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