自動車高度化担う材料技術・ホンダ（下）ピストン用の鍛造アルミ合金

　「微細針状化合物分散強化による軽量鍛造ピストン用材料」は、燃費向上やエミッション低減といったエンジンの高効率化を目的に開発した鍛造用アルミ合金。鍛造品は鋳造品に対して強度に優れるが「２５０度Ｃ以上の温度領域では金属組織内の析出物の肥大化により強度が低下する」（技術開発室　第３ブロック　岡知生主任研究員）。しかし、新合金は８マイクロメートルの針状金属間化合物を均一分散することでピストン天井部の温度領域（２５０度Ｃ?３５０度Ｃ）における強度向上を図り、ピストンの薄肉化およびそれによる軽量化を可能としている。
　また、特性向上と同時に生産段階における大幅な環境負荷削減を実現しているのが新合金の特徴。アルミ再生塊の使用を可能とするなど鍛造材料の製造段階でのＣＯ２排出量を大幅に低減するとともに、寸法精度の確保を理由に２?３プレスを要していた鍛造工程を鍛造特性の向上により１プレスとすることで成形工程のエネルギー投入量の削減を図っている。
　開発に当たっては、従来材と同等の加工性および比重を維持しつつピストン重量を１０％、天井肉厚を２０％減らすとともに、高温強度を２００度Ｃで１０％以上、３００度Ｃで２０％以上向上することを数値目標として設定。同時にＣＯ２排出量低減の観点から「１ヒート１プレスでニアネットシェイプを可能とすることと再生塊の使用を可能とすること」（同）を前提に開発を進めた。
　高温強度の強化機構として採用した針状金属間化合物による分散強化では、化合物の晶出自体はニッケルのみでも可能だが「再生塊に含まれる鉄分を考慮して」（同）ニッケル２％、鉄０・６％とする合金成分を選択。また、鍛造用ビレットの製造については富山合金が開発した断熱黒鉛型連続鋳造製法を採用した。「従来の金型を用いた連続鋳造法では、金型接触面から冷却が開始するため組織が粗くなる」（同）のに対し、断熱黒鉛型は材料を直接冷却水で急冷でき組織の均一微細化が可能なためだ。
　開発合金は再生塊の使用比率が約５０％で、高温強度は２００度Ｃで８０メガパスカル（従来比１０％増）、３００度Ｃで４０メガパスカル（同５０％増）と目標を上回る特性を実現。とくにクリープ強度については２倍へ大幅に向上している。また、鍛造前の押出工程が不要となるなど成形工程の効率化と、アルミ再生塊の利用により材料製造時のＣＯ２排出量削減を達成した。
　新材料による鍛造ピストンは従来比５％以上の軽量化を達成しており、搭載されたＣＢＲ１０００ＲＲ（０８年モデル）やＣＦＲ４５０Ｒ（０９年モデル）においては従来と同等以下の重量でエンジンの高出力化に寄与している。現状では数量が限られることからコスト削減効果は出ていないが「新材料開発により理論的には鍛造ピストンのコストを鋳造並みに下げることは可能」（同）。また、１プレス成形により鍛造ラインの投資額も大幅に抑えられると言う。
　今後、４輪車などへの適用拡大により製造コストおよび生産段階の環境負荷削減が見込まれる。