Novel Micro Fabrication Technique of Mg Alloys and Its Application to Micro Forming

镁合金微细加工新技术及其在微成形中的应用

基本信息

批准号：
17F16718
负责人：
古島剛
金额：
$ 0.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-10-13 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F16718/
关键词：
マグネシウム合金生体材料マイクロ加工 ECAP

项目摘要

マグネシウム合金は，超軽量かつ高比強度，高比剛性の特徴と生体内での優れた生体適合性と分解特性を有することから新たな生体材料として注目されている．しかしながら，微細部品で構成された生体用医療機器部品を成形する場合，その成形性が劣ることなどが大きな問題となっている．本研究では生体用微細マグネシウム合金部材を成形するための素材製造法として，直径5ｍｍのマグネシウム合金AZ31および純マグネシウムを対象にしたマイクロECAPを開発した．ECAP法は，屈曲したチャネル内に材料を押し通すことでせん断ひずみを加える強加工法である．マグネシウム合金棒材のマイクロECAPにおける各種加工条件（ルート，加工温度，押出い速度，潤滑条件）が表面特性，結晶組織，機械的性質に及ぼす影響を明らかにした．加工温度が低いほど結晶粒は微細化されることがわかった．また加工ルートBcの場合，双書変形が結晶粒界をまたぐ現象が生じることがSEM-EBSD観察結果から明らかとなった．また結晶塑性有限要素法による集合組織解析法を提案し，塑性変形後の集合組織の予測を行った．さらにECAP加工後の材料に対し，NaClを用いたin-vitro分解特性試験を行った．特にレーザ顕微鏡を用いて腐食の過程を逐次観察することで，どの部位から腐食が始まっているかを明らかにした．以上，マイクロECAP法によって創製した組織制御マグネシウム合金の開発指針を得ることができた．

镁合金作为新型生物材料受到人们的关注，因为它具有超轻质、高比强度、高比刚度以及在生物体中具有优异的生物相容性和分解特性。然而，当成型由微小部件组成的生物医疗器械部件时，成型性差是一个主要问题。在这项研究中，我们开发了一种使用镁合金AZ31和直径为5毫米的纯镁作为材料制造方法的微ECAP，用于形成生物用途的精细镁合金零件。 ECAP 方法是一种强大的加工方法，通过迫使材料通过弯曲通道来施加剪切应变。我们阐明了各种加工条件（路线、加工温度、挤压速度、润滑条件）对镁合金棒材微ECAP表面性能、晶体结构和力学性能的影响。研究发现，加工温度越低，晶粒尺寸越细。另外，在加工路径Bc的情况下，根据SEM-EBSD观察结果可知，产生了双写变形跨越晶界的现象。我们还提出了一种利用晶体塑性有限元方法来预测塑性变形后的织构的织构分析方法。此外，对ECAP处理后的材料进行了使用NaCl的体外分解特性测试。特别是，通过使用激光显微镜依次观察腐蚀过程，我们明确了腐蚀开始的位置。如上所述，我们能够获得使用微 ECAP 方法制造的织构控制镁合金的开发指南。

项目成果

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科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

東京大学生産技術研究所　変形加工学研究室

东京大学产业科学研究所变形加工研究室

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Development on the Technologies and Applications of the Equal Channel Angular Pressing

等通道角向冲压技术及应用进展

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hejie Li; Ken
通讯作者：
Ken

University of Wollongong/Griffith university(オーストラリア)

卧龙岗大学/格里菲斯大学（澳大利亚）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

A new constitutive analysis of hexagonal close-packed metal in equal channel angular pressing by crystal plasticity finite element method

六方密排金属等通道角挤压的晶体塑性有限元新本构分析

DOI：
10.1007/s00161-017-0583-9
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
2.6
作者：
H. Li; A. Ochsner; P. K.D.V. Yarlagadda; Y. Xiao; T. Furushima; D. Wei; Z. Jiang; K. Manabe
通讯作者：
K. Manabe

Influence of different deformation routes on the mechanical properties and microstructures of micro-ECAP processed pure Mg specimen

不同变形路径对微ECAP加工纯镁试样力学性能和显微组织的影响