「準結晶分散型アルミニウム合金の製造技術」

新技術の背景、内容、効果は以下の通りである。

　機械産業の分野では、高効率化や省エネ化が進められており、この方策の一つとして従来の鉄系部品をより軽量なアルミニウム系部品で置き換えることが検討されている。このためには、アルミニウム合金の高強度化が必要であるが、アルミニウム合金は一般的には強度と延性（注１）の両立が困難であった。このため、この両者の特性に優れた高強度アルミニウム合金（ジュラルミン系）が開発されたが、高温では強度が低下するという問題があった。高温強度を確保するために耐熱性アルミニウム合金も開発されたが、延性が低下し加工性に劣るという問題が生じていた（図-1）。

　本新技術は、硬く微細なアルミニウム準結晶粒子を、アルミニウム結晶合金中に均一に分散させた構造をもつ材料を開発することで、高温強度に優れ、かつ高延性で加工性に優れたアルミニウム合金を製造するものである。
　準結晶は原子配列が並進秩序性を持たないため、金属の変形機構である転位（注２）が起こらず、したがってそれ自体は非常に硬くかつ脆いという性質を示す（図-2）。アルミニウム結晶は転位による変形が可能であるが、準結晶の微細な粒子をアルミニウム結晶中に分散させることで、アルミニウム結晶中の転位の移動が準結晶粒子により阻害され、変形が発生しにくく、したがって高強度の合金となる（分散強化：注３）。準結晶は高温(200℃)でもその構造が変化しないため、合金の高温強度も優れた特性を示すようになる。さらに準結晶粒子はほぼ球形のため、亀裂発生の起点となり難く、したがって延性に富み加工性に優れた材料にもなる（図-3）。
　この準結晶合金の組成元素は、アルミニウムをベースとして、準結晶の構成元素としてクロムおよびマンガンを加える。そして、強度・延性・靱性をより向上させるためのニッケル、銅、マグネシウムをも添加する。本開発における合金の製造では、まずこれらの合金原料を溶融させ、ガス中に噴霧して急冷凝固させることによりアルミニウム準結晶の微細粒子が分散した合金粉末を作成する（高圧ガスアトマイズ法）。次にこの合金粉末を密封容器に入れて圧力を加え圧粉体を作成し、これを高温で押出加工し、型鍛造により所定の形状の成形体を作成する（図-4）。本新技術により高温（200℃）での高い強度と常温での延性に優れたアルミニウム合金を開発することができた。高温強度と延性の両立は従来のアルミニウム合金にはない特徴であり、さらに、耐衝撃特性（靱性）や耐摩耗性に優れていることも確認された。

　高温強度、延性、靱性、耐摩耗性に優れていることから高温環境下で使用される機械や、高速で運動する機械の部品（エンジン部品、コンプレッサーローター、ハードディスク軸受け及び機械加工装置の部品など）への利用が期待される。