研究開発された技術紹介

NI基超耐熱合金の難鍛造性を向上させるため、1市販材を高圧下で強加工を行うことによる結晶粒微細化と2超塑性領域のひずみ速度制御鍛造を組み合わせた『低温高速超塑性鍛造法』を当グループが独自に発案した。これを自動車エンジンの低燃費化で大幅な需要の伸びが見込まれるターボチャージャーの高強度・耐熱性が求められる部品の製造に適用し、実用サイズで高精度・低コストを可能とする新プロセスの実現をめざす

HPS法による強加工で結晶粒の微細化を行い、Ni基合金材の鍛造性を改善する技術及びその処理材を素材としてサーボプレス等比較的生産性が高い鍛造設備で組織改質による超塑性が発現する温度での鍛造を行う技術の開発
(新技術)
HPS法による強加工で結晶粒の微細化、超塑性成形することにより、Ni基合金材の鍛造性を改善する技術を開発する
(新技術の特徴)
サーボプレスによるモーションコントロールを活用することにより、高生産性を確保することが可能となる

・縦軸500t、横軸500t、300tの3軸強加工試験装置(HPS装置)を設計・製作し、インコネル718板材の結晶粒超微細化および超塑性の発現を実現した
・当プロセス開発に必要な試験設備をとして、超塑性鍛造用金型ヒータおよび高精度圧縮試験装置をそれぞれ開発した
・HPS加工に用いる専用金型を設計開発し、板状試料(100×10×1mm)の組織改質に成功した
・大気中、1073Kでの超塑性鍛造に対応できる金型としてインコネル718製の金型を開発した＜受領材をHPS加工した試料のTEM観察組織:(左)明視野像、(中)制限視野回折パターン、(右)暗視野像。制限視野回折パターン中の○は暗視野像撮影に利用した回折波
・HPSによって組織改質した試料を解析し、最適HPS加工条件を絞込み、HPS加工により超微細粒化した組織は1073～1173Kに曝しても1μm以下の微細結晶を維持し、超塑性鍛造中の加熱や前処理でも超塑性特性が損なわれないことが分かった
・結晶粒微細化した試料を超塑性変形した後、組織復元熱処理を行うことで、市販材料と同等レベルに強度を復元することに成功し、改質⇔復元といったインコネル718の組織コントロール技術を確立することができた

・高精度かつ低コストのNi基超合金製鍛造品
・超塑性成形による各種合金製鍛造品

・HPSによって1μm以下に超微細化したインコネル718は1073Kで超塑性成形が可能(50%以下の成形荷重)
・Ni基超合金の他、Al、Mg、Ti合金にも適用が可能で、様々な市場・製品への応用が期待できる

・棒状材料の結晶粒微細化を達成し、直接超塑性鍛造に用いる素材の成形性を改善する必要がある
・強加工試験装置の上クランプに圧力または位置制御機能を追加し、パスごとのクランプ力を制御する等、材料内部に効率よくひずみを導入する必要がある
・改質素材を用いた実体ウェストゲートバルブの超塑性鍛造試作を行い、ターボメーカにサンプルを提供する
・本プロセスの有効性とトータルコストを評価し、事業化の見通しを立てる