摩擦攪拌処理により組織改質した鋳造アルミニウム合金AC4CH-T6の疲労挙動に及ぼす改質条件の影響

摘要

鋳造アルミニウム（Al）合金は軽量構造材として多くの機械構造物で使用されている．鋳造材では鋳造欠陥が疲労破壊の起点となることが知られている．したがって鋳造欠陥の制御はきわめて重要であり，欠陥寸法や欠陥数を抑えるように鋳造方案が工夫されるが，鋳造工程のみによって鋳造欠陥を完全に除去することは困難である．摩擦攪拌改質（Friction Stir Process：FSP）は摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding：FSW）を材料の組織改質に応用した技術であり，塑性流動を利用して鋳造欠陥を除去することが可能である．過去に著者の一部らは，FSP を施した鋳造Al 合金の疲労特性を調査し，FSP による組織改質が疲労強度の向上に有効であることを示した．その一方でFSPによって形成されるオニオンリングと呼ばれる集合組織がき裂発生起点およびき裂成長経路となり，疲労強度に有害な影響を与えることも明らかにした．FSP によるオニオリングの形成様相はひずみ速度の影響を受けることが知られており，異なるひずみ速度のFSPを施すことで疲労挙動も変わることが予想されるが，FSP 条件と疲労挙動との関係を調査した研究は見当たらない．そこで本研究では，異なるひずみ速度条件下のFSPにより組織改質した鋳造Al 合金AC4CH-T6 材を用いて疲労試験を行い，疲労挙動に及ぼす改質条件の影響について検討した．