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【素材】軽量化の「旗手」マグネシウム合金 PCも鉄道車両も

1: のーみそとろとろφ ★ 2013/12/05(木) 03:11:49.92 ID:???

 パソコンから鉄道車両まで、とどまることのない軽量化のニーズを満たすため、
マグネシウム合金が脚光を浴びている。もともとマグネシウムは密度(比重)がアルミニウムの3分の2と、
実用金属の中では最も軽い。これまでは燃えやすい、
加工しにくいという短所のためマグネシウム合金の利用はいまひとつ広がらなかったが、
材料と加工法の進歩により、一歩先の軽量化を目指す応用が始まっている。

■リチウムとの合金、25%軽く
 NECのノートパソコン「LaVie(ラヴィ)Z」は875グラムという驚異的な軽さで話題となった。
10月発売の最新モデルでは、ボトムケースの軽量化をさらに進めた(図1)。この軽量化に貢献したのが、
マグネシウム―リチウム合金。世界で初めて商業製品で実用化され、
密度が汎用マグネシウム合金AZ91(アルミニウム9%、亜鉛1%を含むマグネシウム合金)より約25%も軽い。

 マグネシウム―リチウム合金は1960年代から知られていたが、
曲げや絞りといった加工の難しさのために実用化されていなかった。
加工中にリチウムが析出し空気中の水分と反応して水酸化リチウムになり、
金型の潤滑油と混ざって固まる結果、プレス加工に必要な金型表面の潤滑性を確保できなくなってしまうからだ。
 ラヴィZのケースの加工を担当したカサタニ(大阪市)はプレス加工前に
水酸化リチウムの析出を抑える特殊な処理を施した。
この前処理から洗浄、プレスまでを連続的に処理することと、プレス条件をその後の表面処理と塗装に合うよう最適化した。
「一連の処理のバランスがとれるような条件にしないと製造できない」(開発技術統括部副部長の玉井賢二氏)という。

 マグネシウム―リチウム合金は高価なリチウムを含むため、
材料コストが「汎用のマグネシウム合金の数倍」(同社)と高い。
しかし、冷間プレスが可能になれば、加工コストの低減によって部品としてのコストは
他のマグネシウム合金と競合できるレベルになる、とみている。
【図1】NECPC「Lavie Z」のMg―Li合金製ボトムケース
no title

 2013年に東芝が発売したノートパソコン「ダイナブックKIRA」には
住友電気工業が開発した汎用マグネシウム合金AZ91の板材が使われている。
AZ91はこれまで鋳造での利用にほぼ限られていたが、これを板材にした。
従来のAZ91の組織を微細に見ると、大きさが100マイクロ(マイクロは100万分の1)メートルほどの
金属間化合物が析出し、これが割れの起点になるため加工が難しかった。
住友電気工業は独自の急冷凝固技術を開発し、金属組織を微細かつ均一に分散させることに成功した(図2)。
 組織が微細で均一だと表面性状も安定するため、耐食性が高くなる。
耐食性が高いと、様々な塗料が利用可能になる。このため内部のフレームだけではなく、外装品に使えるという特徴もある。
【図2】住友電気工業が開発したAZ91の板材の衝撃試験(75センチメートルの高さから225グラムの鉄球を落下させた)の結果。右は従来の鋳造品、左は新開発の板材
no title

続きます>>2-3
http://www.nikkei.com/article/DGXNASDD270S6_X21C13A1000000/



2: のーみそとろとろφ ★ 2013/12/05(木) 03:11:57.29 ID:???

>>1より
鉄道車両の軽量化に向けて研究を進めている鉄道総合技術研究所は、
新幹線用車両などのさらなる軽量化を想定してマグネシウム合金の利用を検討している。
鉄道車両の軽量化は省エネルギの点でも、騒音や振動の低減の上でも非常に重要だ。
現在の新幹線車両は主にアルミニウム合金で造られているが、
マグネシウム合金への置き換え案が軽量化の有力な候補の一つになっている。

■カルシウム添加で燃えにくく

 マグネシウムは燃えやすいことから、鉄道車両には向かないとされていたが、
カルシウムを添加することで燃えにくくした(発火温度を上げた)合金を開発した。
さらに成分を調整することで、アルミニウム合金以上の展伸性、つまり加工性を得られるという。
不燃性の検証のほか、温度を上げてゆっくり変形させることで割れの生じない加工を可能にする条件の探索や、
溶接技術の開発などを進めている。

 耐熱性の高いマグネシウム合金の研究で先端を走るのが熊本大学。
加熱して沸騰させても発火しないマグネシウム合金をはじめ、数種類を開発した。
その中で実用に最も近いといわれる鋳造耐熱合金を使ったねじを、
丸エム製作所(大阪府大東市)が2014年春に発売する。
マグネシウム合金製の部材同士を結合して大型構造材を製造する用途を想定したもの。
久留米工業高等専門学校、不二ライトメタル(熊本県長洲町)と共同開発を進め、
専用の転造装置を開発したことで実用化にこぎ着けた(図3)。

 軽量な材料の次世代の主役としては、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)が挙げられることが多い。
しかしCFRPは強度が繊維の配列方向に強く依存すること、大型の成型品をつくり込むのに時間がかかること、
製造治具の開発を要することなどの課題があり、コストが高い。
鉄道総研は、マグネシウム合金は金属であるため、
既存のアルミニウム合金用の製造設備と同等のものが使えるとみている。
航空機向けの材料としても、耐熱性を高めたマグネシウム合金の出現を受けて、
米連邦航空局(FAA)はマグネシウム合金の使用禁止の解除に向け、
難燃性評価のための試験方法の策定を進めている
(関連記事を日経ものづくり2013年12月号に)

以上です。
図3】丸エム製作所が2014年春に発売予定の鋳造耐熱合金のねじ
no title


18: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 05:03:57.63 ID:OItfGhs8

>>1
>材料コストが「汎用のマグネシウム合金の数倍」(同社)と高い。

こんな材料使えない。


3: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 03:16:46.95 ID:fffmZ43x

とりあえず>>3をGETしておこうと思うんだ


4: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 03:25:36.85 ID:rSBuTmiD

90年台後半?
ソニーの初期MDウォークマン辺りに使われていたな


5: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 03:33:39.38 ID:jUCJ+HV2

固いからヒビ入るんだよなマグネシウムは
アルミも曲げには弱いけどマグネの100倍まし


6: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 03:37:36.20 ID:qhCYxzil

リチウムの無駄遣いだな


7: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 03:46:04.75 ID:I+A7zw23

マルケジーニほすぃ


8: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 04:06:16.41 ID:cPHWHroO

マグネシウムと聞くと昔のフラッシュを連想するわ


9: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 04:09:24.74 ID:ugk7YkOG

おいらの一眼レフもマグボディだぜ


10: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 04:29:12.02 ID:+jyg4r79

マグといえば競技車のホイールだな


11: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 04:31:34.28 ID:IFNvXE/0

とりあえずパクられるなよ


12: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 04:33:43.64 ID:0W5BcPE/

俺も胃腸薬ガンガン飲んでるからリアルメーテルにもうすぐだな


13: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 04:35:04.94 ID:Lfl39v2k

ガンダリウム合金マダー?


14: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 04:35:46.86 ID:nMYVDzDq

熊大不燃マグネシウムは?


15: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 04:46:11.99 ID:au4wNmQW

マグネシウムとリチウムの合金って聞くと、なんか燃えやすそうだな・・


16: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 04:47:40.87 ID:cOOS1L1H

住友電気工業にウリの留学生を入社させるニダ!


17: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 04:55:39.77 ID:+jyg4r79

燃えにくくしてるとはいえマグネシウムの火災には水が使えないはずなんだが、そんなもん鉄道車両に使っていいのかな
塩分とかの腐食にも弱いはずだし


19: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 05:11:59.94 ID:DwcfhKwS

車両重量が仮に1/3でも軽量化されたらすごい費用削減だよな

アルミニウムの強度を70年ぶりに大幅にアップさせられる可能性 - 九大
や熊本大学の不燃マグネシウムといい九州の基礎研究はレベル高いな


26: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 07:12:45.00 ID:oUlkAKCB

>>19
電蝕って言葉しらないの?


28: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 07:24:40.88 ID:J31G3vT/

>>19
剛性を維持し大幅な軽量化を図るには金属では限界が見えてる

コストバカ高いがCFRP(カーボン)が現時点の最適解


20: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 05:21:46.32 ID:5GTnN1jJ

日本の素材分野は断トツだな


21: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 05:35:22.30 ID:6BUcbz8+

アルミニウムのあの肌触りが好き


22: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 05:43:35.79 ID:n7MCfURm

新幹線とかリニアに使うのかな
軽量化したほうがスピードでるし
とうとう新幹線もアルミホイール採用か


23: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 06:38:41.66 ID:qJflJYkv

あえて金属のなかに空洞を作り、立体的なハニカム構造みたいにできないかな。
 軽くなる。

 ヒントはロズウェルで見つかったという、UFOの破片。


24: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 06:47:47.96 ID:bVhsEwEX

>>23
発泡金属って実用化済み


27: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 07:21:42.56 ID:J31G3vT/

>>23
車のフレームはそうなってるよ

ハイドロフォーミングと言って、プレス成形時にパイプ内に高圧で水を充填してパイプが潰れぬように自在形成し
プレス後に水を抜く

それと樹脂もガスアシスト成形と言って、中にガスでじ空間を作り厚肉成形する

それから発泡成形はmucellでぐぐると解るよ


25: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 07:09:38.94 ID:qIfY1zqE

いまのマグネシウム合金は燃えないだろ


29: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 07:53:09.34 ID:A3IoRjDL

竹編みのかごの柔軟さを考えたら、CFRPの未来が見えるわよね


30: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 08:40:57.35 ID:rdGBZWqV

>>29
なら竹編かごを樹脂で固めた大味なCFRPってのを想像してみよ


36: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 10:09:34.76 ID:kQZB3g3T

>>29
廃棄とリサイクル考えたらCFRPより金属がいい


38: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 12:11:09.21 ID:J31G3vT/

>>36
それは言える
最近はやりの特殊なアロイによるエンジニアリングプラスチックもリサイクルには向かないね


31: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 08:43:36.43 ID:pqPuxJ0/

ん~~  むずかしい


32: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 09:07:24.79 ID:+jKEx7E3

マギネシウム鋳造品
表面の汚さと鋳巣の多さは
どうにか成らないの?


33: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 09:24:04.10 ID:Pe7ktVvN

1960年代のワーゲンのエンジンはマグネシウム合金を使ってて、車両火災の時の燃えっぷりはすごかった。青白い光としゅーしゅーと言う独特な燃焼音で鉄フレームが溶けちまった。


34: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 09:31:46.06 ID:83j0kFnk

疲労とかじん性はいいの?


35: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 09:36:11.51 ID:nIGXojtg

車両を軽量化しすぎて突風で脱線したって話があったなぁ


37: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 10:43:55.25 ID:FSwGD8lX

マグネシウムとPCと言えば、NeXTだな。
ワークステーションだけど…


48: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 18:56:19.81 ID:CyL2MZxf

>>37
屋根裏に転がってる(笑)


39: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 12:26:51.94 ID:KJyOUy4P

自転車フレームの素材としては流行らなかった


40: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 12:38:50.77 ID:t+kLjb+p

90年代半ばから、カメラのボディには使われてるよな。
レンズにも使われてるし。

鶴のマークの入ったマグホイールは、速効ヒビが入ったって聞いたけどな。
メーカー曰く「公道では使わないでください」って。
ヒビの入った人は、筑波サーキットで走ってたんだけど。

最近のは丈夫になってるのかな?


41: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 13:04:12.36 ID:peEJKK54

リチウム混ぜてみおろ~とか、書こうと思ったらすでに混ざっていたでござる。
すげえなあ


42: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 13:19:13.24 ID:Saut4DAD

マグネシウムって値段はどうなんだ? チタンは安い感じがしたが…


43: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 13:38:19.27 ID:nIGXojtg

マグネシウム自体は安いが加工が超大変


44: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 13:46:12.05 ID:e2T6Perm

バイクのホイールであるけど塩に弱いとかなんとか


45: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 14:10:18.71 ID:nIGXojtg

調べたらマグネシウム地金の生産量の8割が中国なんだな
馬鹿みたいにマグネシウム精錬施設をつくったから国際価格が値崩れして困ってるらしい


46: 名刺は切らしておりまして 2013/12/05(木) 14:36:13.99 ID:lpOG3Grp

九州のどっかの大学が合金いろいろやって進んでるんでしょ
って思ったらそのまんまの記事だったでござる…


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それにしても日立金属製スーパー工具鋼、SLD-MAGIC(S-MAGIC)の自己潤滑性は自動車関係者で話題になっていますねえ。なにしろ表面に吸着した有機物をボールベアリング状のナノ結晶にすることで、PV値が900MPa・m/minと通常の鉄鋼材料の6倍というチャンピオンデータをたたき出しているらしいから。
[ 2014/02/18 20:34 ] [ 編集 ]
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