Ｍｇ合金の革新マイクロ製造技術開発とそのマイクロ成形への応用

镁合金创新微制造技术开发及其在微成形中的应用

基本信息

批准号：
16F16718
负责人：
真鍋健一
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-07-27 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、Mｇ合金のマイクロECAPを用いたマイクロ素材の製造法に着目し、結晶塑性有限要素法による集合組織解析によって、結晶不均一性を考慮したECAP下のマイクロ変形機構の解明、力学的特性と寸法効果及びひずみ勾配との関連性解明を目的とした。またマイクロECAPによる組織制御Mｇ合金の力学特性とマイクロ深絞り性の評価を通して高成形性マイクロMｇ合金の開発指針を得ることを目指した。そのために以下の事項を行った。（１）マイクロECAP実験装置の設計・試作開発：マイクロ成形に適用できるMｇ合金製造用のマイクロECAP装置を開発した。まずマイクロスケールのECAP実験装置の開発を検討したが、摩擦の寸法効果で潤滑を改善してもECAPの実験自体が困難となった。そこで、マイクロ深絞り用のブランク製造も考慮し、直径4.4mmの等断面積でチャンネル交差角90度のECAP実験装置に設計変更し、改めてマイクロECAP実験装置を開発した。（２）マイクロECAP加工実験による基礎プロセスデータの収集：マグネシウム合金AZ31と純マグネシウム材の２種類の材料を用いて、各種温度(主として250℃、加工速度およびパス数(4-5パス)を変えたECAP加工を行い、結晶組織、硬さおよび表面粗さも含めた基礎データを収集した。（３）ECAP結晶塑性有限要素解析の準備と改良：ABAQUSを用いた自作のuser subroutineをもつ結晶塑性有限要素コードをFCC用からHCP用への改良のほか、言語をFortan77からFortran 95へ変更した。特に温度の効果について着目し改良も進めたが、まだ十分な成果を得るまでには至っていない。（４）fccのAl合金を対象とした結晶塑性FEMの有効性を示す論文を１編投稿した。hcpのMgにも適用の可能性を示すものであり本研究への適用可能性は大である。

在本研究中，我们重点研究了镁合金微ECAP的微材料制造方法，并通过晶体塑性有限元法的织构分析阐明了考虑晶体异质性的ECAP下的微变形机制。阐明属性、尺寸效应和应变梯度之间的关系。我们还旨在通过使用微 ECAP 评估织构控制镁合金的机械性能和微深拉深性能，获得开发高成形性微镁合金的指南。为此，我们做了以下工作： (1)微ECAP实验装置的设计和样机开发：我们开发了一种用于微成型的镁合金制造的微ECAP装置。首先，我们考虑开发微型 ECAP 实验装置，但即使由于摩擦的尺寸效应而改善了润滑，ECAP 实验本身也变得困难。因此，考虑到微拉深的毛坯制造，我们将设计改为等截面积直径为4.4 mm、通道交叉角为90度的ECAP实验装置，并开发了新型微ECAP实验装置。 (2) 通过微 ECAP 加工实验收集基本工艺数据：使用两种材料：镁合金 AZ31 和纯镁材料，各种温度（主要是 250°C）、加工速度和道次（4-5 次） (3)ECAP晶体塑性有限元分析的准备和改进：使用ABAQUS自制。除了用子程序从 FCC 改进为 HCP 来改进晶体塑性有限元代码外，语言也从 Fortan77 更改为 Fortran。 95. 尽管我们专注于改善温度效应，但尚未取得足够的成果。 (4) 一篇论文证明了 FCC 铝合金的晶体塑性有限元法的有效性。它表明了应用的可能性。 Mg在hcp中，应用于本研究的可能性很高。