コンテンツへスキップ

アルミニウムの超音波マイクロ合金化

ホーム
アルミニウムの超音波マイクロ合金化

私たちは、鋼の特性を持つ新しいアルミニウム合金を創造します。

超音波マイクロ合金溶融アルミニウム

キャビテーション周波数20 kHzを用いたアルミニウム融液の新しい超音波溶融処理は、最終製品の微細構造を根本的に 改善することができます。しかし、微細合金化と組み合わせると、その結果はさらに劇的なものとなる。現在進行中の超音波マイクロ合金化プロジェクトでは、すでに鋼鉄よりも強いアルミニウム・マイクロ合金の創製を可能にしている。

我々の研究は、超音波アシストによるマイクロアロイングが、次世代の自動車用合金の開発に新たな道を開くことを示している。

20世紀に入ってから、多くの代替アルミ合金が開発され、航空宇宙、自動車、海洋を含む様々な用途で使用されてきました。アルミの豊富さ、軽さ、多用途性により、アルミは鋼鉄に次いで広く使用される金属となり、いくつかのアルミ合金の強度は建設用鋼鉄と同等です。

代替アルミニウム合金の幅広い特性にもかかわらず、既存の用途と新たな用途の両方で、その性能を向上させるための努力が続けられている。

超音波マイクロ合金化アルミニウム サイアロン・セラミックス

近年、アルミニウム合金の微細構造を制御することによって、強度、延性、その他の特性を改善するために多くの進歩がなされてきた。時効硬化、メルトコンディショニング、超音波結晶粒微細化、マイクロアロイ化などは、そのようなアプローチの一例です。

ここでは、マイクロアロイとは何か、そしてその潜在的な利点に焦点を当てます。そして、超音波アシスト微細合金の新しくエキサイティングなプロセスと、このプロセスが鋼鉄よりも高い引張強度を持つアルミニウム微細合金の新しい開発にどのように貢献したかを紹介します。 

超音波マイクロ合金化アルミニウム サイアロン・セラミックス

超音波アシスト微細合金アルミニウム

微細合金アルミニウムは、アルミニウム合金の一種であり、通常、最終製品の結晶粒構造や特性を改良するために添加される微量の合金元素を含んでいる。一般的に、微細合金元素の濃度は1％未満であり、多くの場合、非常に低い。 このような合金は、航空宇宙産業と自動車産業の両方で構造部品として実用的な用途で、卓越した強度と他の強化された特性を示すことができます。

キャビテーションの力

これらの微細合金の高い引張強さは、マトリックス内に形成されるナノスケールの析出物に起因しており、特定の微細合金元素をナノスケールで添加することによって制御することができる。微細合金の効果は多岐にわたり、以下のようなものがある：

  • 粒径を微細化できる安定した金属間化合物の形成
  • 結晶粒界との相互作用により、結晶間の脆さを増加させたり、減少させたりすることができる。
  • マトリックス内の二次相の形態を変化させ、機械的性質と時効硬化特性を向上させる。
  • 析出シーケンスの変化による結晶粒構造の微細化

微量微細合金元素には通常、Ag、Li、Na、Ca、Cd、Zr、Ti、Sr、Snが含まれる。これらの添加元素の冶金学的、化学的性質は広範囲にわたって研究され、文書化されているが、学ぶべきことはまだ多く、新たな進歩が絶えず現れている。

微量元素の添加

マイクロアロイングでは通常、合金元素をほんの数％含むアルミニウムのインゴットを大きな融液に添加することで微量元素を導入する。必要なドーパント量は、希釈レベルを注意深く制御することによって達成される。

別のアプローチとしては、粉末冶金によるマイクロアロイがある。これには、静水圧プレス、焼結、押し出しが含まれる。この場合、微細合金化プロセスは拡散制御される。

これらのプロセスは広く採用されているが、プロセスの最適化と制御は依然として難しい。