The Role of Deformation Twinning on Magnesium Alloy during Tensile Deformation and Development of Novel Magnesium Alloy

Abstract

, Sendai) Keywords: magnesium alloy, deformation twin, double twinning, localized deformation, basal texture, non basal slip, dual phase magnesium alloy 2016年 3 月 1 日受理[doi:10.2320/materia.55.377]    ま て り あ Materia Japan 第55巻 第 8 号(2016) マグネシウム合金の変形・破壊における 変形双晶の役割と新合金探索 安 藤 大 輔 . は じ め に このたびは本誌へ執筆の機会を頂き感謝しています．私は 学部生時代から今まで，汎用 Mg 展伸材である AZ31 合金 や，レアアース(RE)添加 Mg 合金における変形・破壊時の 変形双晶の役割について基礎研究を行ってきました．本稿で は，それら実験結果の紹介と，近年独自に取り組んでいる Mg 合金を Ti 合金のように材料組織制御したいという研究 についても触れさせて頂きます． . Mg 合金の現状と低成形性の要因 Mg 合金は構造用金属材料中で最軽量であり，Al 合金に 匹敵する比強度を持つという利点から，現在では携帯電話， カメラ，ノートパソコン等のモバイル機器筐体に採用され， 将来的には自動車や列車等の輸送機器への応用も期待されて いる．輸送機器等の大型部材適用には，高効率・低コストで あるプレス成型が容易に行えることが必要不可欠と考えられ ている．しかしながら，Mg 合金は室温でのプレス成型が困 難であることが知られている．その原因は，Mg 合金が結晶 構造を稠密六方晶とするため，避けることの出来ない変形異 方性が存在し，更に底面すべりが他のすべり系に比べて顕著 に起こりやすく，等方変形に必要な Von Mises の降伏条件 を満たせないことにある．また，この足りないひずみ成分を 変形双晶が補うと考えられており，Mg 合金の変形・破壊を 議論する上では欠かせない因子になっている． . 変形双晶タイプと変形・破壊の関係 これまでに{10˜11}これまでに{10˜11}, {10˜12}{10˜12}, {10˜13}{10˜13}, {10˜15}{10˜15}, {10˜16}{10˜16}, {30˜34}{30˜34}, {11˜21}など数多くの変形双晶タイプが報告されてい{11˜21}など数多くの変形双晶タイプが報告されてい る (1) (5) ．また，変形双晶を生じにくくすると延性が低下す ることや，変形後期には変形双晶内で局所的な大変形が生 じ，晶癖面に沿って微少なクラックが形成され，試料全体が 変形の限界を迎える前に破壊へ導くとも長年考えられてき た (2) (5) ．これらの研究は1960年代に数多く行われたが，当 時の研究手法では，単結晶試料において底面すべりのすべり 線と晶癖面の角度を光学顕微鏡観察で測り，この晶癖面を双 晶面と考えた場合に幾何学的関係から双晶タイプを決定して きた．しかし，吉永らはこれらの双晶面がしばしば晶癖面か ら逸脱し，見かけからは双晶タイプを推定できないと報告し ている (3) ．実際，Reed Hill らは{30˜34}晶癖双晶を観察し，らは{30˜34}晶癖双晶を観察し， 破壊と双晶の関係を示唆したが (4) ，後に，{30˜34}晶癖双晶，後に，{30˜34}晶癖双晶 は{10˜11}双晶とそれに続くは{10˜11}双晶とそれに続く 2 次{10˜12}双晶から成る二重双次{10˜12}双晶から成る二重双 晶であった，と訂正している (5) ．一方，ここ10年において は，走査電子顕微鏡観察(SEM)において電子線後方散乱回 折法(Electron Backscatter Diffraction: EBSD)という結晶解 析が進んでいる．しかしながら，この方法では母相と変形双 晶の底面方位差から変形双晶タイプを考えるため，複合的な 双晶や未知の双晶が生じた場合には対応出来ないことがあっ た．(この点に関して，最近のめざましい EBSD 測定の高速 度化・高精度化により，極微細な領域の双晶タイプを特定出 来るようになってきた．本稿では，私の10年の研究結果を 振り返るため，EBSD 測定に頼らない実験方法について示