7000系アルミニウム合金中に析出したAl_3Zr,Al_3(Sc,Zr）粒子が熱間押出中の組織形成に与える影響

摘要

アルミニウム合金にScを添加することによって析出するAl_3Sc粒子はL1_2構造を有し，母相と整合である。そのため粒界を効率的にピンニングし，アルミニウム合金の静的再結晶を抑制することが知られている。このAl_3Sc粒子を分散させたアルミニウム合金を熟問押出加工すると連続動的再結晶（Continuous DRX）が生じ，粒径1mu m程度の微細なDRX粒が形成されることが報告されている。通常，アルミニウム合金に熱間押出加工を施すと初期粒のアスペクト比が押出口近傍で急激に増加し，押出方向に伸長した繊維状粒が形成される。しかし，粒子を分散させたアルミニウム合金では押出口近傍でアスペクト比が急激に増加するよりも前に，緩やかにアスペクト比が増加する領域が存在し，その領域において初期粒の粒界近傍で連続DRXが生じることがわかっている。また，その領域を通過した後，未DRX部分が押出口近傍で押出方向に伸長され，繊維状粒となる。DRXが生じる領域の広さとDRX拉数が比例し，さらにDRX粒数とAl_3Sc粒子による粒界ピンニングカの大きさが比例することから，アスペクト比が緩やかに増加しているDRXが生じる領域，つまりAl_3Sc粒子が粒界移動を抑制している領域において，粒界の移動度が低い条件下においてのみ生じる連続DRX現象が生じたと考えられる。よって，粒界ピンニングカが最大となるようにAl_3Sc粒子の粒子径を制御した後，熱間押出することにより，微細なDRX粒が多く，未DRX部分が少ない押出材が得られた。このAl_3Sc粒子が分散した押出材は微細なDRX粒を多く含むため，Sc無添加押出材と比べて鍛造に必要な応力が小さく，高温変形能が高いことが明らかになっている。