成形性に優れるAl-Ca合金のヤング率が変化するメカニズムを解明

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東北大学と日本軽金属は2017年3月3日、加工・熱処理によってAl-Ca合金のヤング率が変化するメカニズムを解明したと発表した。Al-Ca合金のヤング率を制御できるようになり、Feを添加して強度を上げたAl-Ca合金を実用化する目途が立ったとしている。

鉄、ケイ素、銅、マグネシウム、マンガン、亜鉛などを加えたアルミ合金のヤング率は68~72GPa。対して、カルシウムを添加したAl-Ca合金に含まれる金属間化合物Al4Caのヤング率は20GPaと非常に低く、成形性に優れている。しかし、熱間・冷間加工、熱処理などによってヤング率が変化してしまうことが課題になっていた。
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そこで東北大学大学院工学研究科の手束展規准教授と日本軽金属は、X線回折装置を使ってAl4Caの結晶構造が可逆的に変化(マルテンサイト変態)することを突き止めた。このことがAl-Ca合金のヤング率が変化する要因と考えられることから、マルテンサイト変態を制御することでヤング率を制御可能になったとしている。
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Al-Ca合金が実用化すれば、寸法精度の厳しい電子機器材料、超塑性による高成形性材料などに利用できると期待されている。

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