JPH0310053A - 超塑性加工法 - Google Patents
超塑性加工法Info
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- JPH0310053A JPH0310053A JP14304689A JP14304689A JPH0310053A JP H0310053 A JPH0310053 A JP H0310053A JP 14304689 A JP14304689 A JP 14304689A JP 14304689 A JP14304689 A JP 14304689A JP H0310053 A JPH0310053 A JP H0310053A
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- superplastic
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- working
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は各種材料の超塑性加工における超塑性特性向上
のための超塑性加工法に関し、特に高力アルミニウム合
金の超塑性加工における材料欠陥（キャビティ）の発生
を防止することができる超塑性加工法に関する。
のための超塑性加工法に関し、特に高力アルミニウム合
金の超塑性加工における材料欠陥（キャビティ）の発生
を防止することができる超塑性加工法に関する。
従来の超塑性加工は、超塑性加工用に調質された材料を
用い、その材料が超塑性特性を示す所定の温度、ひずみ
速度で、これらを一定値に制御しながら加工するもので
あり、いわゆる−段加工である。
用い、その材料が超塑性特性を示す所定の温度、ひずみ
速度で、これらを一定値に制御しながら加工するもので
あり、いわゆる−段加工である。
超塑性加工における加工限界、加工品品質は供試材料に
大きく依存し、材料の結晶粒径が充分に微細でない場合
には、超塑性変形（粒界すべり）に伴って粒界や結晶粒
三重点に欠陥（キャビティ）が発生し、加工限界が小さ
くなるとともに、加工品の機械的性質が低下する。
大きく依存し、材料の結晶粒径が充分に微細でない場合
には、超塑性変形（粒界すべり）に伴って粒界や結晶粒
三重点に欠陥（キャビティ）が発生し、加工限界が小さ
くなるとともに、加工品の機械的性質が低下する。
キャビティ生成傾向は材料系によって異なり、高力アル
ミニウム合金が最もキャビティを生成し易い。現在人手
し得る高力アルミニウム合金超塑性材料の結晶粒径は約
１０〜１５μｍであり、キャビティを発生させずに加工
し得るのは公称ひずみで約１００％であるため、超塑性
加工適用範囲が大幅に限定されると同時に、加工品品質
上も問題である。
ミニウム合金が最もキャビティを生成し易い。現在人手
し得る高力アルミニウム合金超塑性材料の結晶粒径は約
１０〜１５μｍであり、キャビティを発生させずに加工
し得るのは公称ひずみで約１００％であるため、超塑性
加工適用範囲が大幅に限定されると同時に、加工品品質
上も問題である。
上記のキャビティ生成の問題は、材料的観点からは“被
加工材料の結晶粒径が充分に微細でないこと”が主原因
である。
加工材料の結晶粒径が充分に微細でないこと”が主原因
である。
超塑性加工におけるキャビティ生成の問題に対する解決
策としては、静水圧負荷成形法のように機械的にキャビ
ティの発生を抑え込む方法と材料の結晶粒径を微細化し
てキャビティを発生し難くする方法がある。
策としては、静水圧負荷成形法のように機械的にキャビ
ティの発生を抑え込む方法と材料の結晶粒径を微細化し
てキャビティを発生し難くする方法がある。
材料の結晶粒径微細化技術としては各種の加工熱処理法
が提案されており、超塑性材料はこれらの加工熱処理法
を適用して製造されている。
が提案されており、超塑性材料はこれらの加工熱処理法
を適用して製造されている。
本発明はこの加工熱処理の概念を超塑性加工プロセス内
に取り入れ、超塑性加工に先立つ一段目加工において材
料調質（結晶粒微細化）を行って、超塑性加工（二段目
加工）でのキャビティ生成を防止しようとするものであ
る。
に取り入れ、超塑性加工に先立つ一段目加工において材
料調質（結晶粒微細化）を行って、超塑性加工（二段目
加工）でのキャビティ生成を防止しようとするものであ
る。
すなわち、本発明は各種材料の超塑性加工において、所
定の温度Ｔ、ひずみ速度１の条件で超塑性加工する前に
、上記所定温度Ｔより低温Ｔ、で、あるいは上記所定ひ
ずみ速度みより高いひずみ速度み、で−段目加工を行っ
て被加工材料を超塑性加工に適した微細結晶粒組織に調
質することを特徴とする加工限界、加工品品質を向上さ
せる超塑性加工法である。
定の温度Ｔ、ひずみ速度１の条件で超塑性加工する前に
、上記所定温度Ｔより低温Ｔ、で、あるいは上記所定ひ
ずみ速度みより高いひずみ速度み、で−段目加工を行っ
て被加工材料を超塑性加工に適した微細結晶粒組織に調
質することを特徴とする加工限界、加工品品質を向上さ
せる超塑性加工法である。
以下、本発明を第１図によって更に詳述する。
第１図は本発明の二段超塑性加工法の概念図である。
本発明は第１図に示す通り、超塑性成形に先立って所定
の温度よりも低目（あるいは所定のひずみ速度よりも高
いひずみ速度）で第１段目成形を行い、これによって結
晶粒を微細化して超塑性成形（第二段目成形）における
加工限界や加工品品質を向上させようとするものである
。
の温度よりも低目（あるいは所定のひずみ速度よりも高
いひずみ速度）で第１段目成形を行い、これによって結
晶粒を微細化して超塑性成形（第二段目成形）における
加工限界や加工品品質を向上させようとするものである
。
この二段超塑性成形法においては、効率よく結晶粒を微
細化するための第一段目成形条件の適正化が最も重要で
あるが、第一段目成形における結晶粒微細化効果は適用
材料の状態にも依存するため、材料の熱処理条件（アニ
ール、溶体化処理、過時効）や予ひずみ量を含めた条件
の適正化が必要である。
細化するための第一段目成形条件の適正化が最も重要で
あるが、第一段目成形における結晶粒微細化効果は適用
材料の状態にも依存するため、材料の熱処理条件（アニ
ール、溶体化処理、過時効）や予ひずみ量を含めた条件
の適正化が必要である。
一段目加工を所定の超塑性加工条件よりも低温あるいは
高ひずみ速度の適正条件で行うと、材料は動的な再結晶
（加工と再結晶が同時に進行する現象）を生じ、結晶粒
径が極めて微細化される。
高ひずみ速度の適正条件で行うと、材料は動的な再結晶
（加工と再結晶が同時に進行する現象）を生じ、結晶粒
径が極めて微細化される。
超塑性加工用に調質された高力アルミニウム合金（たと
えば７４７５合金）の結晶粒径はｄ＝ｌＯ〜１５μｍで
あり、温度Ｔ＝４９０〜５３０℃、ひずみ速度Ａ ＝１
．Ｏｘ １０−’８．Ｏｘｌ ０−’ ５ｅｃ−’の条
件範囲で塑性流動特性的には優れた超塑性特性を示す。
えば７４７５合金）の結晶粒径はｄ＝ｌＯ〜１５μｍで
あり、温度Ｔ＝４９０〜５３０℃、ひずみ速度Ａ ＝１
．Ｏｘ １０−’８．Ｏｘｌ ０−’ ５ｅｃ−’の条
件範囲で塑性流動特性的には優れた超塑性特性を示す。
しかし、この材料は超塑性変形に伴うキャビティ生成が
顕著であり、温度、ひずみ速度をキャビティ防止のため
の最適条件（Ｔ＝５２０〜５３０℃、＝ ＝ １． ｏ
〜３、 ＯＸ １０−’ ５ｅｃ−’）に厳密に制御し
ても、公称ひずみで約１００％の加工度でキャビティが
生成し、これ以上の加工を行うと成形品の機械的性質が
低下する。
顕著であり、温度、ひずみ速度をキャビティ防止のため
の最適条件（Ｔ＝５２０〜５３０℃、＝ ＝ １． ｏ
〜３、 ＯＸ １０−’ ５ｅｃ−’）に厳密に制御し
ても、公称ひずみで約１００％の加工度でキャビティが
生成し、これ以上の加工を行うと成形品の機械的性質が
低下する。
これに対し、超塑性加工に先立ち、−段目加工として温
度Ｔ＝３７５℃にて約２０％の加工を行うことにより、
材料の結晶粒径はｄ＝４〜６μｍとなり、その後二第目
加工として上記条件で超塑性加工を行えば、２００％の
加工を行ってもキャビティは生成しない。これにより高
力アルミニウム合金の超塑性加工技術の適用範囲が大幅
に広がるとともに、加工品品質及びその安定性が向上し
た。
度Ｔ＝３７５℃にて約２０％の加工を行うことにより、
材料の結晶粒径はｄ＝４〜６μｍとなり、その後二第目
加工として上記条件で超塑性加工を行えば、２００％の
加工を行ってもキャビティは生成しない。これにより高
力アルミニウム合金の超塑性加工技術の適用範囲が大幅
に広がるとともに、加工品品質及びその安定性が向上し
た。
一段目加工における結晶粒微細化は、加工中の動的再結
晶によるものであり、効果的に結晶粒を微細化するため
には、加工条件の設定がポイントとなる。この実施例に
おける一段目加工条件設定のための試験データを第２図
、第３図に示す。
晶によるものであり、効果的に結晶粒を微細化するため
には、加工条件の設定がポイントとなる。この実施例に
おける一段目加工条件設定のための試験データを第２図
、第３図に示す。
第２図は加工温度による変形応力の変化を調べたもので
あり、予ひずみを有する材料は動的再結晶領域（低温側
）と静的再結晶領域（高温側）の間で応力曲線に変曲点
が生ずる。
あり、予ひずみを有する材料は動的再結晶領域（低温側
）と静的再結晶領域（高温側）の間で応力曲線に変曲点
が生ずる。
第３図はこの両温度域で加工した材料のミクロ組織を加
工前素材と比較したものであり、動的再結晶の生ずる温
度で加工を行うと極めて微細な結晶粒が生ずる。
工前素材と比較したものであり、動的再結晶の生ずる温
度で加工を行うと極めて微細な結晶粒が生ずる。
この実施例では第２図、第３図のデータから一段目加工
温度を、予ひずみの大きな材料でも動的再結晶を生ずる
３７５℃と設定した。
温度を、予ひずみの大きな材料でも動的再結晶を生ずる
３７５℃と設定した。
第４図１ま二段超塑性加工法のキャビティ低減効果を示
すものであり、通常の超塑性加工（第１段目加工度−〇
）では、２００％の加工で約２．５％のキャビティが生
成し、二段超塑性加工では一段目加工度を１７％以上と
すれば２００％の加工でキャビティは殆んど生成しない
ことが判り、上記条件での一段目加工度は２０％で充分
であることがわかる。二段超塑性加工法のキャビティ低
減効果に対する予ひずみの影響は小さく、予ひずみは本
発明加工法における不可欠な条件ではない。
すものであり、通常の超塑性加工（第１段目加工度−〇
）では、２００％の加工で約２．５％のキャビティが生
成し、二段超塑性加工では一段目加工度を１７％以上と
すれば２００％の加工でキャビティは殆んど生成しない
ことが判り、上記条件での一段目加工度は２０％で充分
であることがわかる。二段超塑性加工法のキャビティ低
減効果に対する予ひずみの影響は小さく、予ひずみは本
発明加工法における不可欠な条件ではない。
この実施例では低温域での動的再結晶挙動を利用して、
“加工温度を二段”としたが、通常の超塑性加工温度（
Ｔ′、５００℃）でも高ひずみ速度加工により動的再結
晶を生ずる可能性があり、“ひずみ速度を二段”とする
二段超塑性加工法も可能と考えられる。また、この実施
例では７０００系高力アルミニウム合金の場合を示した
が、この現象は８０９０．２０９０などＡｌ−Ｌｉ合金
にも認められ、同様の効果が期待できる。
“加工温度を二段”としたが、通常の超塑性加工温度（
Ｔ′、５００℃）でも高ひずみ速度加工により動的再結
晶を生ずる可能性があり、“ひずみ速度を二段”とする
二段超塑性加工法も可能と考えられる。また、この実施
例では７０００系高力アルミニウム合金の場合を示した
が、この現象は８０９０．２０９０などＡｌ−Ｌｉ合金
にも認められ、同様の効果が期待できる。
超塑性加工プロセス内で結晶粒を微細化して超塑性特性
を改善する二段超塑性加工法は次の効果を有する。
を改善する二段超塑性加工法は次の効果を有する。
■ キャビティを発生しない限界加工度が大幅に向上し
、超塑性加工適用範囲が拡大するとともに、加工品品質
が向上、安定する。
、超塑性加工適用範囲が拡大するとともに、加工品品質
が向上、安定する。
■ 超塑性加工用に調質（結晶粒微細化）されていない
通常の材料に対する超塑性加工の適用も可能となる。
通常の材料に対する超塑性加工の適用も可能となる。
第１図は本発明の二段超塑性加工法の概念図、第２図、
第３図は本発明の一段目加工条件設定のためのデータを
示すもので、第２図は加工温度による変形応力の変化を
示す図表、第３図は加工後の金属のミクロ組織を示す顕
微鏡写真、第４図は二段塑性加工法のキャビティ低減効
果を示す図表である。 第１図
第３図は本発明の一段目加工条件設定のためのデータを
示すもので、第２図は加工温度による変形応力の変化を
示す図表、第３図は加工後の金属のミクロ組織を示す顕
微鏡写真、第４図は二段塑性加工法のキャビティ低減効
果を示す図表である。 第１図
Claims (1)
- 各種材料の超塑性加工において、所定の温度Ｔ、ひずみ
速度■の条件で超塑性加工する前に、上記所定温度Ｔよ
り低温Ｔ＿１で、あるいは上記所定ひずみ速度■より高
いひずみ速度■で一段目加工を行って被加工材料を超塑
性加工に適した微細結晶粒組織に調質することを特徴と
する加工限界、加工品品質を向上させる超塑性加工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14304689A JPH0310053A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 超塑性加工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14304689A JPH0310053A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 超塑性加工法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0310053A true JPH0310053A (ja) | 1991-01-17 |
Family
ID=15329649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14304689A Pending JPH0310053A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 超塑性加工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0310053A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0761837A1 (en) * | 1995-08-31 | 1997-03-12 | KAISER ALUMINUM & CHEMICAL CORPORATION | Method of producing aluminum alloys having superplastic properties |
-
1989
- 1989-06-07 JP JP14304689A patent/JPH0310053A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0761837A1 (en) * | 1995-08-31 | 1997-03-12 | KAISER ALUMINUM & CHEMICAL CORPORATION | Method of producing aluminum alloys having superplastic properties |
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