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日本新結(jié)構(gòu)材料技術(shù)研究團(tuán)隊推進(jìn)革新性鎂材研究
2017/05/25
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日本新結(jié)構(gòu)材料技術(shù)研究團(tuán)隊（ISMA）在前不久舉辦的2016年（2016年4月~2017年3月）的成果報告會上稱，以汽車為中心的運輸設(shè)備要從根本上實現(xiàn)輕量化，為此，ISMA的革新性接合技術(shù)的開發(fā)，鋼材、鋁材、碳纖維等主要結(jié)構(gòu)材料的高強(qiáng)度化和低成本化相關(guān)的技術(shù)開發(fā)正在整體推進(jìn)當(dāng)中。
在革新性鎂材開發(fā)中，各課題相互結(jié)合，目標(biāo)是將輕質(zhì)的鎂材應(yīng)用于高鐵車輛。新開發(fā)了若干種難燃性鎂合金，分為原材料供給、焊接、表面處理為中心的應(yīng)用技術(shù)、合金開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化等小組，與日本鐵路公司（JR）、鐵道綜合技術(shù)研究所等單位進(jìn)行項目對接。從2016年開始進(jìn)行車輛部分結(jié)構(gòu)體側(cè)板實機(jī)水準(zhǔn)的制作。下一財年開始著手將進(jìn)行與實際車輛有相同斷面的全尺寸模型的制作，完成后，將進(jìn)一步制作車輛制作的關(guān)鍵——氣密疲勞結(jié)構(gòu)體，并實施評價。
易加工性鎂材開發(fā)和高強(qiáng)度鎂材開發(fā)的基礎(chǔ)探討
在擠壓速度飛躍提高開發(fā)鋁/鎂系鎂合金基礎(chǔ)上，開發(fā)了增加鈣含量的AX41合金。2016財年，推進(jìn)了實機(jī)條件下超大直徑鑄坯的鑄造和大型長規(guī)格型材的擠壓加工等的研究開發(fā)。采用立式半連鑄方式，成功同時制造了兩根直徑320mm、長2.5m的鑄坯。擠壓型材方面，實際證明了使用6000噸的擠壓機(jī)，可擠壓成型出寬251mm、高50mm的雙層型材。還通過高溫矯正的方法，在彎曲矯正6m的雙層型材時，實現(xiàn)了0.5mm/m的平直度。今后需要解決的問題包括：更易加工性和高強(qiáng)度化方法；鑄坯內(nèi)部品質(zhì)量化評價方法的思路；擠壓成型材更加大型、長規(guī)格以及組織控制等。
鎂合金厚板制作探討
開發(fā)了AX81鎂合金。對于板厚3mm、6mm的合金厚板，利用加工技術(shù)實現(xiàn)高強(qiáng)度、高延展性并抑制特性的波動，以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化。在平面彎曲疲勞試驗中，母材疲勞強(qiáng)度100~120MPa以上、MIG接合強(qiáng)度是普通鎂合金AZX612的1.6倍，達(dá)到約60MPa，基本相當(dāng)于鋁合金的數(shù)值。今后，將在提高生產(chǎn)效率的同時，開發(fā)大型材的矯正技術(shù)。為了擴(kuò)大應(yīng)用，需要JIS等標(biāo)準(zhǔn)化的實施，今后也將在這方面努力。
高強(qiáng)度鎂材薄板開發(fā)
推進(jìn)提高難燃性和強(qiáng)度、延展性的薄板材料的開發(fā)。通過鑄造速冷凝固、軋制加工和熱處理，進(jìn)行金屬組織控制以達(dá)成目標(biāo)。2015財年已經(jīng)在實驗室條件下實現(xiàn)了目標(biāo)值。2016財年，采用易于實現(xiàn)量產(chǎn)的軋制條件達(dá)成了目標(biāo)。試驗機(jī)也已經(jīng)基本達(dá)到了接近目標(biāo)的抗拉強(qiáng)度和延伸率。加工性方面，使用厚1mm的板材進(jìn)行90°彎曲試驗，未發(fā)生斷裂等問題。今后，在推進(jìn)金屬組織優(yōu)化的同時，實施假設(shè)實用化后的成形性提高和可靠性評價等。
高強(qiáng)度鎂擠壓材開發(fā)
推進(jìn)添加了高濃度鋁的高強(qiáng)度合金的開發(fā)。開發(fā)斷裂強(qiáng)度360MPa以上、延伸率15%以上、難燃性AZX311以上的鎂合金，以25m以上的擠壓材生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)作為目標(biāo)。2016財年，利用實際生產(chǎn)設(shè)備對實際規(guī)格7~12英寸鑄造材進(jìn)行生產(chǎn)條件等的試驗。對與新干線實際使用的型材——底座、框、梁材等具有相同斷面形狀的型材，使用實際生產(chǎn)設(shè)備擠壓成型，評價對型材的影響，并導(dǎo)出理想的生產(chǎn)條件。今后，還將圍繞隨著鑄造材的大型化確保品質(zhì)穩(wěn)定而開發(fā)更大負(fù)載的擠壓成型技術(shù)，提高斷面形狀精度和擠壓尺寸精度，探討抑制擠壓后冷卻時形狀變化的矯正技術(shù)等。
在革新性鎂材開發(fā)中，各課題相互結(jié)合，目標(biāo)是將輕質(zhì)的鎂材應(yīng)用于高鐵車輛。新開發(fā)了若干種難燃性鎂合金，分為原材料供給、焊接、表面處理為中心的應(yīng)用技術(shù)、合金開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化等小組，與日本鐵路公司（JR）、鐵道綜合技術(shù)研究所等單位進(jìn)行項目對接。從2016年開始進(jìn)行車輛部分結(jié)構(gòu)體側(cè)板實機(jī)水準(zhǔn)的制作。下一財年開始著手將進(jìn)行與實際車輛有相同斷面的全尺寸模型的制作，完成后，將進(jìn)一步制作車輛制作的關(guān)鍵——氣密疲勞結(jié)構(gòu)體，并實施評價。
易加工性鎂材開發(fā)和高強(qiáng)度鎂材開發(fā)的基礎(chǔ)探討
在擠壓速度飛躍提高開發(fā)鋁/鎂系鎂合金基礎(chǔ)上，開發(fā)了增加鈣含量的AX41合金。2016財年，推進(jìn)了實機(jī)條件下超大直徑鑄坯的鑄造和大型長規(guī)格型材的擠壓加工等的研究開發(fā)。采用立式半連鑄方式，成功同時制造了兩根直徑320mm、長2.5m的鑄坯。擠壓型材方面，實際證明了使用6000噸的擠壓機(jī)，可擠壓成型出寬251mm、高50mm的雙層型材。還通過高溫矯正的方法，在彎曲矯正6m的雙層型材時，實現(xiàn)了0.5mm/m的平直度。今后需要解決的問題包括：更易加工性和高強(qiáng)度化方法；鑄坯內(nèi)部品質(zhì)量化評價方法的思路；擠壓成型材更加大型、長規(guī)格以及組織控制等。
鎂合金厚板制作探討
開發(fā)了AX81鎂合金。對于板厚3mm、6mm的合金厚板，利用加工技術(shù)實現(xiàn)高強(qiáng)度、高延展性并抑制特性的波動，以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化。在平面彎曲疲勞試驗中，母材疲勞強(qiáng)度100~120MPa以上、MIG接合強(qiáng)度是普通鎂合金AZX612的1.6倍，達(dá)到約60MPa，基本相當(dāng)于鋁合金的數(shù)值。今后，將在提高生產(chǎn)效率的同時，開發(fā)大型材的矯正技術(shù)。為了擴(kuò)大應(yīng)用，需要JIS等標(biāo)準(zhǔn)化的實施，今后也將在這方面努力。
高強(qiáng)度鎂材薄板開發(fā)
推進(jìn)提高難燃性和強(qiáng)度、延展性的薄板材料的開發(fā)。通過鑄造速冷凝固、軋制加工和熱處理，進(jìn)行金屬組織控制以達(dá)成目標(biāo)。2015財年已經(jīng)在實驗室條件下實現(xiàn)了目標(biāo)值。2016財年，采用易于實現(xiàn)量產(chǎn)的軋制條件達(dá)成了目標(biāo)。試驗機(jī)也已經(jīng)基本達(dá)到了接近目標(biāo)的抗拉強(qiáng)度和延伸率。加工性方面，使用厚1mm的板材進(jìn)行90°彎曲試驗，未發(fā)生斷裂等問題。今后，在推進(jìn)金屬組織優(yōu)化的同時，實施假設(shè)實用化后的成形性提高和可靠性評價等。
高強(qiáng)度鎂擠壓材開發(fā)
推進(jìn)添加了高濃度鋁的高強(qiáng)度合金的開發(fā)。開發(fā)斷裂強(qiáng)度360MPa以上、延伸率15%以上、難燃性AZX311以上的鎂合金，以25m以上的擠壓材生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)作為目標(biāo)。2016財年，利用實際生產(chǎn)設(shè)備對實際規(guī)格7~12英寸鑄造材進(jìn)行生產(chǎn)條件等的試驗。對與新干線實際使用的型材——底座、框、梁材等具有相同斷面形狀的型材，使用實際生產(chǎn)設(shè)備擠壓成型，評價對型材的影響，并導(dǎo)出理想的生產(chǎn)條件。今后，還將圍繞隨著鑄造材的大型化確保品質(zhì)穩(wěn)定而開發(fā)更大負(fù)載的擠壓成型技術(shù)，提高斷面形狀精度和擠壓尺寸精度，探討抑制擠壓后冷卻時形狀變化的矯正技術(shù)等。