研究開発された技術紹介

自動車の燃費向上を目的に、パワートレイン耐熱部材は軽量化が求められている。マグネシウム合金は現行のアルミニウム合金より軽量であるが、耐熱性が低いため実用化に至ってない。本開発は希土類を用いずに安価で耐熱性・耐摩耗性・振動減衰性に優れたマグネシウム合金開発を行い、耐熱鋳造部材の製造技術およびリサイクル技術を確立し、開発合金に最適化した形状設計技術を同時に開発して次世代軽量耐熱部材の開発を行う

マグネシウム合金による耐熱鋳造部材の製造技術およびリサイクル技術を確立
・耐熱合金の開発→硬さ：110HB、高温引張強さ：130MPa(250℃)
・介在物制御方法の確立→高温疲労強度：63MPa(250℃)、応力集中部欠陥なし
・形状最適設計
・リサイクル技術の確立→リターン材使用率60%
(新技術)
＜耐熱性マグネシウム合金による部材＞
特徴
・部材が軽量、振動減衰性が高く摩擦係数が低い
・従来の鋳造合金(AZ91)よりも高い耐熱性を持つ
・希土類を使わず、リサイクル可能のため、低コストかつ安定供給が可能

耐熱合金を開発、硬さ118HV3(112HB相当)が得られた
・引張強さの目標値130MPa(250℃)を満たすために許容される欠陥寸法が√area=600μmであることを示した
・実機を想定したモデル磨耗試験手法を確立、さらに、開発合金の摩耗特性改善に最適な表面処理皮膜を選定欠陥制御方法を確立
・開発合金を対象に、応力集中部位において疲労強度の目標値63MPa(250℃)を満足するために許容される欠陥寸法が√area=137μmであることを示した
・組織観察や機器分析による凝固組織評価、シミュレーションの解析結果と試作品製造
・評価を検証すること鋳造方案を確立形状最適設計、リサイクル技術(リターン材使用率60%)を確立
・実機評価により、開発合金の高温領域で優れた強度を示すことを実証
・軽量化および振動・騒音の低減において、理論通りの効果を実証
・酸素分析値から酸化物介在物の存在確率を推定し管理する品質管理基準、リターン材使用時の金属不純物の品質管理基準を策定、リターン材使用率60%を達成
目標を達成するための欠陥寸法測定試験結果
～欠陥制御がなされていない開発合金鋳造材の250℃における疲労強度は50MPa程度であるので、目標の高温疲労強度を満足するためには、応力集中部位に存在する欠陥寸法を√area=137μm程度に低減すればよい～

特許：「耐熱性および難燃性を有するマグネシウム合金およびその製造方法」(特願2011-154088)

パワートレイン耐熱部材に限らず、類似組成のマグネシウム合金による研究や試作を実施している。

・H27年度の実用化に向け、補完研究を継続
・エンジン部材試作品、インゴット・ビレット等鋳造素材のサンプルあり

・省エネルギー化→開発部材により軽量化および振動・騒音の低減において理論通り効果を実証
・新素材の実現→耐熱・難燃性マグネシウム合金は高温(250℃)で引張強度130MPa、疲労強度63MPa、室温で硬さ110HBを達成し、Al合金(AC8A)同等を実現
・環境負荷削減→リサイクル材の使用率60%(Al合金鋳造材と同等)を達成

補完研究を継続しつつ、販路開拓を実施
・本事業の課題として残った量産体制の構築「量産技術の確立」「品質保証技術の確立」を行うため、補完研究を継続中
・補完研究においては数kgから数10kgレベルの鋳造素材製造技術の確立を目指し、研究開発を実施
・早期の実用化・用途拡大を目指し、自動車エンジン部材と並行して汎用エンジン部材として、あるいは塑性加工材向けの鋳造素材として販路開拓を行っている