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日本新結(jié)構(gòu)材料技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)(ISMA)在前不久舉辦的2016財(cái)年(2016年4月-2017年3月)的成果報(bào)告會(huì)上稱，以汽車為中心的運(yùn)輸設(shè)備要從根本上實(shí)現(xiàn)輕量化，為此，ISMA的革新性接合技術(shù)的開發(fā)，鋼材、鋁材、碳纖維等主要結(jié)構(gòu)材料的高強(qiáng)度化和低成本化相關(guān)的技術(shù)開發(fā)正在整體推進(jìn)當(dāng)中。
在革新性鎂材開發(fā)中，各課題相互結(jié)合，目標(biāo)是將輕質(zhì)的鎂材應(yīng)用于高鐵車輛。新開發(fā)了若干種難燃性鎂合金，分為原材料供給、焊接、表面處理為中心的應(yīng)用技術(shù)、合金開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化等小組，與日本鐵路公司(JR)、鐵道綜合技術(shù)研究所等單位進(jìn)行項(xiàng)目對接。從2016財(cái)年開始進(jìn)行車輛部分結(jié)構(gòu)體側(cè)板實(shí)機(jī)水準(zhǔn)的制作。下一財(cái)年開始著手將進(jìn)行與實(shí)際車輛有相同斷面的全尺寸模型的制作，完成后，將進(jìn)一步制作車輛制作的關(guān)鍵——?dú)饷芷诮Y(jié)構(gòu)體，并實(shí)施評價(jià)。
1、易加工性鎂材開發(fā)和高強(qiáng)度鎂材開發(fā)的基礎(chǔ)探討
在擠壓速度飛躍提高開發(fā)鋁/鎂系鎂合金基礎(chǔ)上，開發(fā)了增加鈣含量的AX41合金。2016財(cái)年，推進(jìn)了實(shí)機(jī)條件下超大直徑鑄坯的鑄造和大型長規(guī)格型材的擠壓加工等的研究開發(fā)。采用立式半連鑄方式，成功同時(shí)制造了兩根直徑320mm、長2.5m的鑄坯。擠壓型材方面，實(shí)際證明了使用6000噸的擠壓機(jī)，可擠壓成型出寬251mm、高50mm的雙層型材。還通過高溫矯正的方法，在彎曲矯正6m的雙層型材時(shí)，實(shí)現(xiàn)了0.5mm/m的平直度。今后需要解決的問題包括：更易加工性和高強(qiáng)度化方法;鑄坯內(nèi)部品質(zhì)量化評價(jià)方法的思路;擠壓成型材更加大型、長規(guī)格以及組織控制等。
2、鎂合金厚板制作探討
開發(fā)了AX81鎂合金。對于板厚3mm、6mm的合金厚板，利用加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高延展性并抑制特性的波動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化。在平面彎曲疲勞試驗(yàn)中，母材疲勞強(qiáng)度100-120MPa以上、MIG接合強(qiáng)度是普通鎂合金AZX612的1.6倍，達(dá)到約60MPa，基本相當(dāng)于鋁合金的數(shù)值。今后，將在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，開發(fā)大型材的矯正技術(shù)。為了擴(kuò)大應(yīng)用，需要JIS等標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施，今后也將在這方面努力。
3、高強(qiáng)度鎂材薄板開發(fā)
推進(jìn)提高難燃性和強(qiáng)度、延展性的薄板材料的開發(fā)。通過鑄造速冷凝固、軋制加工和熱處理，進(jìn)行金屬組織控制以達(dá)成目標(biāo)。2015財(cái)年已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)值。2016財(cái)年，采用易于實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的軋制條件達(dá)成了目標(biāo)。試驗(yàn)機(jī)也已經(jīng)基本達(dá)到了接近目標(biāo)的抗拉強(qiáng)度和延伸率。加工性方面，使用厚1mm的板材進(jìn)行90°彎曲試驗(yàn)，未發(fā)生斷裂等問題。今后，在推進(jìn)金屬組織最佳化的同時(shí)，實(shí)施假設(shè)實(shí)用化后的成形性提高和可靠性評價(jià)等。
4、高強(qiáng)度鎂擠壓材開發(fā)
推進(jìn)添加了高濃度鋁的高強(qiáng)度合金的開發(fā)。開發(fā)斷裂強(qiáng)度360MPa以上、延伸率15%以上、難燃性AZX311以上的鎂合金，以25m以上的擠壓材生產(chǎn)技術(shù)開發(fā)作為目標(biāo)。2016財(cái)年，利用實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備對實(shí)際規(guī)格7-12英寸鑄造材進(jìn)行生產(chǎn)條件等的試驗(yàn)。對與新干線實(shí)際使用的型材——底座、框、梁材等具有相同斷面形狀的型材，使用實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備擠壓成型，評價(jià)對型材的影響，并導(dǎo)出理想的生產(chǎn)條件。今后，還將圍繞隨著鑄造材的大型化確保品質(zhì)穩(wěn)定而開發(fā)更大負(fù)載的擠壓成型技術(shù)，提高斷面形狀精度和擠壓尺寸精度，探討抑制擠壓后冷卻時(shí)形狀變化的矯正技術(shù)等。
5、耐蝕性技術(shù)的開發(fā)
高鐵車輛無法如汽車領(lǐng)域等一樣進(jìn)行普通的固化涂裝、復(fù)雜的化學(xué)處理等。因此，進(jìn)行了大型部件化學(xué)處理簡略化和常溫干燥技術(shù)的開發(fā)。通過加速試驗(yàn)和實(shí)際環(huán)境下的曝露試驗(yàn)，確立明確腐蝕機(jī)理和耐蝕性評價(jià)技術(shù)。今后將應(yīng)用于新開發(fā)合金，探索表面處理的量和度。
6、接合技術(shù)的開發(fā)
2016財(cái)年，采用新開發(fā)的4種鎂合金，制作了新干線實(shí)物大小的側(cè)板。關(guān)于MIG接合、TIG接合，已確認(rèn)可進(jìn)行平焊、縱焊、橫焊、仰焊等焊接位置的焊接。關(guān)于接頭形狀，也已確認(rèn)對接接頭、角接接頭均可實(shí)現(xiàn)。開發(fā)可確定接合條件范圍、管理接頭品質(zhì)的方法。還對抑制鋁、鎂不同材料間接合的強(qiáng)度下降的技術(shù)進(jìn)行了探討。
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