マグネシウム合金の最先端技術と応用展開

Advances in the Development of Cutting-Edge Technology of Magnesium Alloys and Their Applications

【第 I 編　総論】
第1章　マグネシウム合金の構造材料としての特性・課題
1　はじめに
2　マグネシウムの変形機構
3　マグネシウム合金展伸材の機械的特性と組織及び集合組織の関係
4　代表的なマグネシウム合金展伸材の機械的特性
5　鋳造用マグネシウム合金の特性について
5.1　汎用マグネシウム合金(Mg–Al系合金)
5.2　Mg–Al–Si系合金
5.3　Mg–Al–Ca–(Sr)系合金
5.4　Mg–Al–RE系合金

第2章　マグネシウム合金の現状と将来展望
1　はじめに
2　マグネシウム需要の変遷
3　マグネシウム合金
4　マグネシウムの用途開発
4.1　自動車部品の開発
4.2　自動車用ホイールの開発
4.3　マグネシウム電池の開発
4.4　生体医療機器の開発
5　将来に向けたマグネシウム合金研究開発動向
6　今後の課題と展望

第3章　KUMADAIマグネシウム合金の現状と将来展望
1　はじめに
2　KUMADAIマグネシウム合金の特徴
2.1　KUMADAI耐熱マグネシウム合金
2.2　KUMADAI不燃マグネシウム合金
2.3　急冷法による高性能化
3　KUMADAIマグネシウム合金の応用展開
3.1　大型素材製造技術と加工技術の開発
3.2　応用製品の開発
4　おわりに

【第 II 編　高機能化技術】
第1章　高強度化技術
1　マグネシウム合金の析出強化技術
1.1　はじめに
1.2　析出強化により大きく強化量するための組織設計指針
1.3　時効硬化型マグネシウム合金の例
1.4　析出強化を用いた展伸マグネシウム合金の高特性化の例
1.5　まとめ
2　鋳造用マグネシウム合金の複合強化技術(カーボン添加UH合金)
2.1　はじめに
2.2　適用例
2.3　原料
2.4　成形時の流動性
2.5　成形品の合金元素分布
2.6　成形品の質量分布
2.7　成形品の機械的特性
2.8　成形品の微細構造
2.9　成形品の耐食性
2.10　成形・リサイクルに伴う炭素量の変化
2.11　おわりに
3　マグネシウム合金の高強度・高延性を目指した巨大ひずみ加工による結晶粒超微細化技術
3.1　はじめに
3.2　巨大ひずみ加工
3.3　結晶粒超微細化
3.4　高強度・高延性
3.5　超塑性
3.6　おわりに
4　急速凝固粉末冶金によるマグネシウム合金の結晶粒微細化強化技術
4.1　はじめに
4.2　急速凝固粉末冶金法
4.3　急速凝固マグネシウム合金の特徴
4.4　急速凝固粉末冶金マグネシウム合金の特性
4.5　おわりに
5　マグネシウム合金のキンク強化
5.1　緒言
5.2　LPSO相押出材の組織的特徴
5.3　キンク帯を含有するLPSO相押出材の力学特性
5.4　キンク帯の導入によるLPSO相の強化
5.5　まとめ,今後の展開
6　摩擦攪拌組織改質や硬質皮膜によるマグネシウム合金疲労強度向上の試み
6.1　はじめに
6.2　摩擦攪拌組織改質の例
6.2.1　背景
6.2.2　微視組織改質
6.2.3　疲労強度向上の例
6.3　硬質皮膜付与の例
6.3.1　背景
6.3.2　硬質皮膜の例(DLC皮膜)
6.3.3　複合皮膜の例(DLC/溶射皮膜)
6.4　まとめ

第2章　難燃・不燃化技術
1　不燃化のための合金開発と不燃性発現メカニズム
1.1　純マグネシウムとMg99X1合金の発火温度
1.2　マグネシウム合金表面に形成する酸化皮膜
1.2.1　MgO主成分型酸化皮膜
1.2.2　内部酸化を伴うXmOn主成分型酸化皮膜
1.2.3　内部酸化を伴わないXmOn主成分型酸化皮膜
1.2.4　MgO/XmOn型酸化皮膜
1.3　酸化皮膜形成の熱力学
1.4　酸化皮膜の酸素遮断能
2　不燃性を持つKUMADAIマグネシウム合金の開発
2.1　KUMADAI不燃合金
2.2　KUMADAI不燃合金の不燃性発現メカニズム
2.3　KUMADAI耐熱合金
2.4　Mg–Zn–Y合金の不燃性発現メカニズム
2.5　Mg–Zn–Y合金の発火温度向上
2.5.1　Ca添加が酸化皮膜形成に及ぼす影響
2.5.2　Yb添加が酸化皮膜形成に及ぼす影響
2.5.3　Be添加が酸化皮膜形成に及ぼす影響
3　難燃性マグネシウム合金の開発
3.1　難燃性の発現
3.2　溶解・鋳造プロセスとリサイクル
3.3　輸送機器分野における開発事例

第3章　加工技術
1　マグネシウムの圧延加工技術
1.1　はじめに
1.2　圧延に使用されるマグネシウム合金
1.3　マグネシウムの圧延
1.4　圧延材の品質
2　難燃性マグネシウム合金の鋳造・圧延加工技術
2.1　はじめに
2.2　難燃性マグネシウム合金の鋳造技術
2.3　難燃性マグネシウム合金の圧延技術
2.4　熱処理と仕上げ圧延
3　高速押出し型マグネシウム合金押出材の特性
3.1　はじめに
3.2　最適アルミニウム添加量の検討
3.3　高濃度マンガン添加による高性能化
3.4　おわりに
4　マグネシウム合金の連続鋳造・押出加工技術
4.1　はじめに
4.2　マグネシウム合金の連続鋳造技術
4.2.1　原料溶解工程
4.2.2　溶製工程
4.2.3　ビレット鋳造工程
4.2.4　ビレット加工,均質化処理,検査工程
4.3　マグネシウム合金の押出加工技術
4.3.1　押出金型
4.3.2　押出条件
5　超軽量ベータ型合金の冷間深絞り加工性
5.1　まえがき
5.2　試験材料
5.3　機械的性質
5.4　円筒容器の多段深絞り加工性
5.5　角筒容器の多段深絞り加工性
5.6　あとがき
6　マグネシウム合金の細線加工技術
6.1　概説
6.2　マグネシウム合金の線引き加工
6.3　ダイス
6.4　断面減少率
6.5　先付
6.6　潤滑剤
6.7　熱処理
6.8　線引き加工設備
6.8.1　ドローベンチ
6.8.2　コイラー
6.8.3　多段線引き機
6.9　マグネシウム合金線引き作業時の安全性
6.10　AZ31B加工結果
6.11　その他合金の線引き加工
6.12　結言

第4章　接合技術
1　マグネシウム合金の溶融溶接性
1.1　はじめに
1.2　マグネシウム合金の溶接・接合法
1.3　マグネシウム合金の溶融溶接性
1.3.1　マグネシウム合金の一般的な性質と溶接時の特性
1.3.2　マグネシウム合金の溶接性の比較評価
1.3.3　溶接欠陥
1.4　アーク溶接
1.4.1　アーク溶接法の種類
1.4.2　ティグ溶接
1.4.3　ミグ溶接
1.4.4　アーク溶接用溶加材
1.5　レーザ溶接法
1.5.1　レーザ溶接法の種類
1.5.2　炭酸ガスレーザ溶接
1.5.3　ファイバーレーザ溶接
1.6　難燃性マグネシウム合金の各種溶融溶接法による継手強度の比較
1.7　おわりに
2　鍛接法によるアルミニウム合金とマグネシウム合金の高速・高強度異材接合
2.1　はじめに
2.2　鍛接法によるアルミニウム合金とマグネシウム合金の高強度接合
2.2.1　接合強度に及ぼすインサート材の影響
2.2.2　ハンマリングによる高速鍛接
2.3　おわりに
3　マグネシウム合金の摩擦攪拌に伴う組織変化
3.1　はじめに
3.2　微細結晶粒の形成機構
3.3　ミクロ集合組織の形成
3.4　まとめ

第5章　表面処理技術
1　マグネシウムの腐食現象と防食技術
1.1　基本現象
1.2　アノード溶解機構
1.3　合金の影響
1.3.1　Mg–Al系合金
1.3.2　Mg–RE系合金
1.3.3　Mg–Li系合金
1.3.4　不純物
1.4　製造方法の影響
1.5　環境の影響
1.5.1　中性環境
1.5.2　酸・アルカリ環境
1.5.3　大気暴露および加速試験
1.6　ガルバニック腐食と防食
1.7　表面処理による防食
1.8　腐食抑制剤による防食
2　マグネシウム合金のプラズマ電解酸化処理
2.1　はじめに
2.2　原理
2.3　手順
2.4　皮膜の性質
2.4.1　モルフォロジー
2.4.2　皮膜の組成
2.4.3　耐食性
2.4.4　皮膜が損傷した場合
2.5　金属間化合物の影響
3　マグネシウム合金の陽極酸化処理
3.1　はじめに
3.2　陽極酸化処理
3.3　電解手法
3.4　陽極酸化処理の酸化膜
3.5　陽極酸化膜の耐食性
3.6　陽極酸化膜の導電性
3.7　陽極酸化膜の放熱性
3.8　おわりに
4　マグネシウム合金用塗料と塗装
4.1　マグネシウム合金と塗装の現状
4.2　塗装前処理
4.3　マグネシウム用塗料
4.3.1　プライマー(下塗塗料)
4.3.2　パテ
4.3.3　中塗塗料
4.3.4　トップコート(上塗塗料)
4.3.5　水系塗料
4.3.6　粉体塗料
4.4　マグネシウム合金の塗装仕様例
4.5　マグネシウム合金塗装の注意点・問題点
4.6　これからのマグネシウム合金の塗装

第6章　その他の高機能化技術
1　マグネシウム基形状記憶合金の開発
1.1　はじめに
1.2　試料作製方法
1.3　圧延強加工による応力誘起相変態
1.4　極低温における超弾性効果の発現
1.5　室温における超弾性効果の発現
1.6　おわりに
2　高延性を有するマグネシウム合金の開発
2.1　はじめに
2.2　延性に及ぼす添加元素の影響
2.3　優れた室温変形能例
3　室温成形性を改善したマグネシウム合金板材の開発
3.1　はじめに
3.2　特定元素の微量添加によるマグネシウム合金の室温成形性の改善
3.3　高温圧延法による汎用マグネシウム合金(Mg–Al系合金)の室温成形性改善

【第 III 編　解析・評価技術】
第1章　組織解析
1　結晶塑性異方性を利用したMg合金のマルチモーダル組織制御とその解析
1.1　はじめに
1.2　マルチモーダル微細組織制御による機械的特性の向上
1.3　マルチモーダル微細組織形成におけるLPSO相の役割
1.4　立方晶系材料のバイモーダル組織との違い
1.5　おわりに

第2章　力学特性解析
1　結晶塑性均質化法に基づくマグネシウム合金のマルチスケール解析
1.1　はじめに
1.2　結晶塑性均質化法の概要
1.3　変形双晶のモデル化
1.4　数値解析例
2　マグネシウム合金の不均一変形に関する結晶塑性有限要素解析
2.1　はじめに
2.2　解析手法
2.3　塑性異方性が粒内/粒間不均一変形に及ぼす影響
2.4　粒内不均一変形に起因する引張/圧縮非対称変形挙動
2.5　おわりに
3　マグネシウム合金展伸材の繰返し変形挙動と疲労特性
3.1　はじめに
3.2　単純な繰返し変形挙動
3.3　疲労寿命および疲労強度
3.4　疲労試験中の繰返し変形挙動
3.5　疲労き裂の発生および進展挙動
3.6　おわりに
4　マグネシウム合金の塑性変形挙動に対する各塑性変形機構のCRSSを用いた考察
4.1　はじめに
4.2　塑性変形機構の相対的な活動性と塑性変形挙動
4.2.1　塑性変形挙動の温度依存性
4.2.2　塑性変形挙動の合金元素濃度依存性
4.3　終わりに
5　マグネシウムおよびマグネシウム合金単結晶の変形挙動とCRSS
5.1　純マグネシウムにおける活動すべり系とそのCRSSの温度依存性
5.2　二次錐面すべりのCRSSの正の温度依存性の機構
5.3　室温以上での錐面すべりの活動
5.4　引張試験におけるすべり系のCRSSに対する合金元素の影響
5.5　まとめ

第3章　安全性の評価技術
1　マグネシウム合金の発火温度測定技術
1.1　マグネシウム合金の発火温度測定
1.2　単位体積あたりの表面積の影響
1.3　昇温速度の影響
1.4　空気流量の影響
1.5　酸化物系介在物の影響
2　マグネシウム合金の安全性評価
2.1　消防法(第二条第七項 別表1)
2.1.1　危険物・非危険物の判定
2.2　JIS H 0544:マグネシウム合金の燃焼試験方法
2.3　UL規格
2.4　鉄道車両用材料燃焼試験
2.5　自動車内装材料の燃焼試験
2.6　建築材料用の発熱性試験法(コーンカロリーメータ法)

【第 IV 編　取り扱いおよびリサイクル技術】
第1章　マグネシウム合金の安全対策
1　マグネシウム合金用切削油
1.1　はじめに
1.2　切削油の種類
1.3　切削油の役割
1.4　切削油選定のポイント
1.4.1　不水溶性切削油
1.4.2　水溶性切削油
1.5　油剤の管理
2　マグネシウム合金の切削安全対策
2.1　緒言
2.2　切削作業
2.2.1　マグネシウム合金による火災の発生
2.2.2　薄い切りくずや微細な切りくずの発生
2.2.3　安全装備
2.3　施設・設備
2.3.1　予防対策
2.3.2　防護対策
2.4　保管場所
2.4.1　保管場所についての共通事項
2.4.2　マグネシウム合金の形態から見た保管方法
2.4.3　リサイクルから見た保管
2.5　消火方法
2.5.1　乾燥砂
2.5.2　鋳鉄の切粉(鉄系ダライ粉)
2.5.3　鋳物砂
2.5.4　金属火災用薬剤
2.5.5　フラックス
2.5.6　マグネシウム火災用消火剤
2.5.7　不燃布
2.6　廃棄物処理
2.6.1　焼却処理
2.6.2　化学処理

第2章　マグネシウム合金のリサイクル技術
1　マグネシウム合金のリサイクルにおける不純物除去プロセス
1.1　はじめに
1.2　マグネシウムのリサイクル
1.3　マグネシウムの気相・固相リサイクル
1.3.1　気相リサイクル
1.3.2　気相・固相リサイクル
1.4　おわりに

【第 V 編　用途展開】
第1章　自動車への用途展開
1　マグネシウム合金チクソモールディングの自動車部品への適用
1.1　はじめに
1.2　チクソモールディング
1.3　チクソモールディング成形品の特長
1.4　自動車部品への適用事例
1.5　おわりに

第2章　鉄道車両への用途展開
1　難燃性マグネシウム合金の高速車両への適用
1.1　緒言
1.2　高速車両に難燃性マグネシウム合金を適用するメリット
1.3　車両用材料に必要な特性
1.3.1　材料として必要な特性
1.3.2　車両構体に必要な特性
1.4　マグネシウム合金製車両への要求
1.5　難燃性マグネシウム合金の適用に求められる材料技術
1.6　難燃性マグネシウム合金の鉄道車両への適用
1.6.1　大型構造としての溶接組み立ての問題
1.6.2　難燃性マグネシウム合金の適用に関する試験検討事例
1.7　結論

第3章　光学機器への用途展開
1　KUMADAIマグネシウム合金製光学機器開発
1.1　はじめに
1.2　 KUMADAIマグネシウム合金の切削特性
1.2.1　マシニングセンタを用いた高能率加工技術の開発
1.2.2　超精密加工機を用いた高精度加工技術の開発
1.3　 KUMADAIマグネシウム合金の研磨特性
1.4　 おわりに-実用化に向けて-
2　マグネシウム合金を用いた調光ミラーとその応用
2.1　調光ミラーとは
2.2　マグネシウム・イットリウム合金薄膜を調光層に用いた調光ミラー
2.2.1　スイッチングに対する繰り返し耐久性
2.2.2　光学特性の改善
2.3　調光ミラーの応用例
2.3.1　スマートウィンドウ
2.3.2　水素可視化シート
2.4　おわりに

第4章　マグネシウム電池への応用展開
1　マグネシウム一次電池の開発動向
1.1　はじめに
1.2　マグネシウム一次電池の概要
1.2.1　マンガン(MnO2)電池
1.2.2　注水電池
1.2.3　空気電池
1.2.4　海水電池
1.3　マグネシウム一次電池の特徴
1.3.1　他の一次電池との比較
1.3.2　マグネシウム一次電池の課題と取り組み
1.3.3　マグネシウム一次電池の安全性
1.4　マグネシウム-空気電池の実用化例
1.4.1　非常用電源・発電機
1.4.2　EV用電源
1.4.3　マイクロ電源
1.5　おわりに
2　マグネシウム二次電池の開発動向
2.1　はじめに
2.2　マグネシウム二次電池の構成要素と課題
2.3　電解液の開発動向
2.3.1　エステル系
2.3.2　エーテル系
2.3.3　アセトニトリル系
2.3.4　スルホン系
2.3.5　イオン液体
2.4　正極材料の開発動向
2.4.1　シェブレル系
2.4.2　酸化物系
2.5　負極材料の開発動向
2.6　今後への期待

第5章　その他の用途展開
1　マグネシウム合金の鋳造・押出加工技術とその応用製品の開発動向
1.1　マグネシウム合金の鋳造技術
1.2　マグネシウム合金の押出加工技術
1.3　応用製品の開発動向
2　マグネシウム合金圧延材を用いた応用製品の開発動向
2.1　はじめに
2.2　マグネシウム合金圧延板材
2.3　マグネシウム合金圧延材のモバイル機器筐体への応用
2.3.1　プレス成形技術
2.3.2　インサート成形技術
2.4　輸送機用途へのマグネシウム合金圧延材の開発
3　マグネシウム合金の切粉を用いた安全な水素製造
3.1　はじめに
3.2　Mgの加水分解反応を用いた水素の製造
3.2.1　切粉の作製
3.2.2　加水分解による水素製造
3.2.3　海水を用いた湿式ボールミルによる水素の製造
3.3　Mgのアルコーリシス反応による水素の製造
3.4　まとめ