(57)【要約】　　　（修正有）【課題】マグネシウム合金素材の大きさや形状に制約を受けずにその加工性を向上させることができ、且つ優れた結晶粒の安定性を有する、加工性に優れたマグネシウム合金素材の製造方法を提供すること。【解決手段】マグネシウム合金素材１０は塑性変形される変形予定部１１を有している。回転可能なプローブ２２を有する工具２０を用い、この工具２０の回転しているプローブ２２を素材１０の変形予定部１１に埋入する。この状態で、プローブ２２を変形予定部１１に沿って素材１０に対して相対的に移動させる。これにより、素材１０のプローブ２２との接触部を摩擦熱で軟化させるとともにプローブ２２で撹拌した摩擦撹拌処理部１２を、変形予定部１１に形成する。【選択図】　　　図３
2004074255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能なプローブ（２２）を有する工具（２０）を用い、塑性変形される変形予定部（１１）を有する塑性加工用マグネシウム合金素材（１０）の前記変形予定部（１１）に、前記工具（２０）の回転しているプローブ（２２）を埋入した状態に配置し、
この状態で、プローブ（２２）を前記変形予定部（１１）に沿って前記素材（１０）に対して相対的に移動させることにより、前記素材（１０）のプローブ（２２）との接触部を摩擦熱で軟化させるとともにプローブ（２２）で撹拌した摩擦撹拌処理部（１２）を、前記変形予定部（１１）に形成することを特徴とする、加工性に優れた塑性加工用マグネシウム合金素材の製造方法。
【請求項２】
前記工具（２０）は、少なくとも端部が前記プローブ（２２）の径より径大の回転子（２１）を有するとともに、該回転子（２１）の端面（２１ａ）に前記プローブ（２２）が突設されたものであり、
前記工具（２０）の回転している回転子（２１）の端面（２１ａ）を前記素材（１０）の表面に押し付けた状態に配置し、
この状態で、前記プローブ（２２）を前記変形予定部（１１）に沿って前記素材（１０）に対して相対的に移動させる請求項１記載の加工性に優れた塑性加工用マグネシウム合金素材の製造方法。
【請求項３】
前記プローブ（２２）の回転数を５００〜１５００ｒｐｍの範囲に設定して、前記プローブ（２２）を前記変形予定部（１１）に埋入した状態に配置する請求項１又は２記載の加工性に優れた塑性加工用マグネシウム合金素材の製造方法。
【請求項４】
前記プローブ（２２）の前記素材（１０）に対する相対的な移動速さを１００〜８００ｍｍ／ｍｉｎの範囲に設定して、前記プローブ（２２）を前記変形予定部（１１）に沿って前記素材（１０）に対して相対的に移動させる請求項１〜３のいずれか１項記載の加工性に優れた塑性加工用マグネシウム合金素材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の加工性に優れた塑性加工用マグネシウム合金素材の製造方法により得られたマグネシウム合金素材（１０）を準備し、
該素材（１０）の変形予定部（１１）を、該変形予定部（１１）に形成された摩擦撹拌処理部（１２）のプローブ埋入側の面（１２Ａ）を外側にして屈曲することを特徴とする塑性加工用マグネシウム合金素材の塑性加工法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項記載の加工性に優れた塑性加工用マグネシウム合金素材の製造方法により得られたマグネシウム合金素材（１０）が塑性加工されることにより形成されてなるとともに、
前記素材（１０）の変形予定部（１１）が、該変形予定部（１１）に形成された摩擦撹拌処理部（１２）のプローブ埋入側の面（１２Ａ）が外側にされて屈曲されていることを特徴とするマグネシウム合金製塑性加工品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、自動車や鉄道車両等の輸送機器、家電機器における各種部品に好適に用いられる加工性に優れた塑性加工用マグネシウム合金素材の製造方法、塑性加工用マグネシウム合金素材の塑性加工法及びマグネシウム合金製塑性加工品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウム合金材は、軽量で比強度が高いという特性を有しており、輸送機器や家電機器において軽量で高強度が要求される部品に主に使われようとしている。しかしながら、マグネシウム合金材は、その強度が高いものほど塑性加工性に乏しいという欠点があり、そのため、マグネシウム合金からなる部品は、専ら鋳造やチクソフォーミングで形成されていた。
【０００３】
一方、マグネシウム合金材ではないが、アルミニウム合金材についてその加工性を改善する方法として、アルミニウム合金材を圧延する方法（圧延法）が提案されている（例えば特開平４−３０８０５５号公報及び特開平６−８１０８８号公報参照）。また、ＥＣＡＰ（Ｅｑｕａｌ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ａｎｇｕｌｅｒ　Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）又はＥＣＡＥ（Ｅｑｕａｌ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ａｎｇｕｌｅｒ　Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）によってアルミニウム合金材の加工性を改善する方法（ＥＣＡＰ法又はＥＣＡＥ法）が提案されている（例えば特開平９−１３７２４４号公報）。
【０００４】
上述した圧延法、ＥＣＡＰ法及びＥＣＡＥ法は、いずれも、材料中の結晶粒を微細化することにより、アルミニウム合金材の加工性を改善しようとするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
而して、マグネシウム合金からなる部品は、上述したように鋳造やチクソフォーミングで形成されていたため、製造可能な部品の形状や種類が限定されるという難点があった。
【０００６】
一方、上述した圧延法、ＥＣＡＰ法及びＥＣＡＥ法によれば、適用可能な材料の大きさや形状に制約を受けるという難点があり、これらの方法を仮にマグネシウム合金材に適用したとしても、やはり同様の難点がある。しかも、これらの方法によれば、高温で結晶粒が急激に粗大化してしまうため、結晶粒の安定性が低かった。
【０００７】
この発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、マグネシウム合金素材の大きさや形状に制約を受けないでその加工性を向上させることができ、且つ優れた結晶粒の安定性を有する、加工性に優れた塑性加工用マグネシウム合金素材の製造方法、これにより得られた塑性加工用マグネシウム合金素材の塑性加工法及びマグネシウム合金製塑性加工品を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の発明を提供する。
【０００９】
第１発明は、回転可能なプローブを有する工具を用い、塑性変形される変形予定部を有する塑性加工用マグネシウム合金素材の前記変形予定部に、前記工具の回転しているプローブを埋入した状態に配置し、この状態で、プローブを前記変形予定部に沿って前記素材に対して相対的に移動させることにより、前記素材のプローブとの接触部を摩擦熱で軟化させるとともにプローブで撹拌した摩擦撹拌処理部を、前記変形予定部に形成することを特徴とする、加工性に優れた塑性加工用マグネシウム合金素材の製造方法である（請求項１）。
【００１０】
この第１発明では、プローブを変形予定部に沿って素材に対して相対的に移動させることにより、摩擦撹拌処理部が変形予定部に形成されて該素材の加工性が向上する。したがって、素材の大きさや形状に制約を受けないで素材の加工性を向上させることができるし、また素材の加工性を部分的に向上させることができる。
【００１１】
さらに、本発明者らの研究調査により、摩擦撹拌処理部の結晶粒は高温下でも安定性が良いことが判明した。その理由は、摩擦撹拌処理部の結晶粒は動的再結晶により形成されたものであるために、安定性が良くなったものと推測される。したがって、変形予定部に摩擦撹拌処理部を形成することにより、高温下でも良好な加工性を維持することができる。
【００１２】
この第１発明において、適用可能なマグネシウム合金素材としては、その化学成分組成に限定されるものではなく、様々な種類のものを適用できる。適用可能なマグネシウム合金素材の例を示すと、Ａｌ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉ及びＣａからなる群より選択される１種又は２種以上の元素を含み、残部Ｍｇ及び不可避不純物からなる組成を有するマグネシウム合金素材が挙げられる。適用可能なマグネシウム合金の例としては、ＡＳＴＭ　ＡＺ９１６９、ＡＺ９１、ＡＺ９２が挙げられる。さらに、ＪＩＳ　Ｈ５２０３、Ｈ５３０３に挙げられるマグネシウム合金鋳物、マグネシウム合金ダイカストへの適用も効果がある。また、マグネシウム合金素材の形状についても限定されるものではなく、例えば板状、棒状又は管状であっても良いし、これら以外の形状であっても良い。また、マグネシウム合金素材の肉厚についても限定されるものではないが、素材の肉厚の望ましい上限値は３０ｍｍ、（特に望ましくは１０ｍｍ）であり、望ましい下限値は２ｍｍ（特に望ましくは３ｍｍ）である。
【００１３】
また、上記第１発明において、前記工具は、少なくとも端部が前記プローブの径より径大の回転子を有するとともに、該回転子の端面に前記プローブが突設されたものであり、前記工具の回転している回転子の端面を前記素材の表面に押し付けた状態に配置し、この状態で、前記プローブを前記変形予定部に沿って前記素材に対して相対的に移動させることが望ましい（請求項２）。
【００１４】
この場合には、工具の回転している回転子の端面を素材の表面に押し付けることにより、摩擦熱の発生量を増大させることができ、そのため、素材の加工性を更に確実に改善することができる。
【００１５】
また、上記第１発明において、プローブの回転数を５００〜１５００ｒｐｍの範囲に設定することが望ましい（請求項３）。
【００１６】
この場合には、素材の加工性を確実に向上させることができる。なお、特に好ましいプローブの回転数は８００〜１０００ｒｐｍの範囲である。
【００１７】
また、上記第１発明において、プローブの素材に対する相対的な移動速さを１００〜８００ｍｍ／ｍｉｎの範囲に設定することが望ましい（請求項４）。
【００１８】
この場合には、素材の加工性を確実に向上させることができる。なお、特に好ましいプローブの素材に対する相対的な移動速さは２００〜５００ｍｍ／ｍｉｎの範囲である。
【００１９】
また、摩擦撹拌処理部は、その結晶組織において、結晶粒の平均粒径が常温値で２０μｍ以下になるように形成されることが望ましい。結晶粒の平均粒径の特に望ましい上限値は３μｍである。一方、結晶粒の平均粒径の特に望ましい下限値は０．１μｍ（更に望ましくは１μｍ）である。このような範囲に設定することにより、素材の加工性を更に確実に向上させることができる。
【００２０】
第２発明は、上記第１発明に係る加工性に優れた塑性加工用マグネシウム合金素材の製造方法により得られたマグネシウム合金素材を準備し、該素材の変形予定部を、該変形予定部に形成された摩擦撹拌処理部のプローブ埋入側の面を外側にして屈曲することを特徴とする塑性加工用マグネシウム合金素材の塑性加工法である（請求項５）。
【００２１】
この第２発明は、本発明者らの次のような研究調査により見出されたものである。すなわち、上記第１発明に係る塑性加工用マグネシウム合金素材の製造方法により得られたマグネシウム合金素材の変形予定部において、その最小曲げ半径（即ち、素材に割れを生じさせないで曲げることのできる最小の曲げ半径）は、素材の変形予定部を、該変形予定部に形成された摩擦撹拌処理部のプローブ埋入側の面を内側にして屈曲する場合よりも、プローブ埋入側の面を外側にして屈曲する場合のほうが小さくなることが本発明者らの研究調査により判明した（後述する［実施例］欄参照）。したがって、素材の変形予定部を、該変形予定部に形成された摩擦撹拌処理部のプローブ埋入側の面を外側にして屈曲することによって、素材を良好に塑性加工することができる。
【００２２】
なお、この第２発明において、塑性加工としては、様々な塑性加工法を適用することができ、例えば、プレス曲げ加工等の曲げ加工をはじめ、鍛造加工、圧縮加工、押出加工、引抜き加工、絞り加工及び圧延加工を適用可能である。
【００２３】
第３発明は、上記第１発明に係る加工性に優れた塑性加工用マグネシウム合金素材により得られたマグネシウム合金素材が塑性加工されることにより形成されてなるとともに、前記素材の変形予定部が、該変形予定部に形成された摩擦撹拌処理部のプローブ埋入側の面が外側にされて屈曲されていることを特徴とするマグネシウム合金製塑性加工品である（請求項６）。
【００２４】
この第３発明によれば、優れた品質を有するマグネシウム合金製塑性加工品を得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の好ましい一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１において、（１）は、この発明の一実施形態に係るマグネシウム合金製塑性加工品である。この加工品（１）は容器状（詳述すると角容器状）に形成されている。一方、図２において、（１０）は塑性加工用マグネシウム合金素材である。この素材（１０）は板状のものであり、この素材（１０）が深絞り加工されることによって図１に示した加工品（１）が形成されている。
【００２７】
この素材（１０）は、図２に示すように、塑性変形される変形予定部（１１）に摩擦撹拌処理部（１２）が該変形予定部（１１）に沿って形成され、これにより優れた塑性加工性を有するものとなされている。
【００２８】
次に、上記素材（１０）の製造方法について説明する。
【００２９】
図３において、（２０）は摩擦撹拌処理用の工具である。この工具（２０）は、図４に示すように、軸線（Ｐ）を中心に回転可能な円柱状回転子（２１）と、回転可能なピン状プローブ（２２）とを有している。回転子（２１）の少なくとも端部の径はプローブ（２２）の径より大寸に設定されている。この回転子（２１）はその軸線（Ｐ）を中心に回転するものであって、この回転子（２１）の端面（２１ａ）の回転中心部に、プローブ（２２）が回転子（２１）の軸線（Ｐ）に対して同軸状に突設されている。そして、回転子（２１）が回転することにより、プローブ（２２）は回転子（２１）と一体に軸線（Ｐ）を中心に回転するものとなされている。なお、この工具（２０）は、摩擦撹拌接合用の接合工具として用いることができる。
【００３０】
この工具（２０）において、回転子（２１）及びプローブ（２２）はともに、素材（１０）よりも硬質で且つ処理時に発生する摩擦熱に耐え得る耐熱材料から形成されている。また、プローブ（２２）の周面には、摩擦熱にて軟化した素材（１０）の軟化部中の材料を撹拌するための撹拌用凸部（図示せず）が螺旋状等に設けられている。
【００３１】
上記工具（２０）を用い、回転子（２１）及びプローブ（２２）を所定の回転数で回転させる。この回転子（２１）及びプローブ（２２）の好ましい回転数については後述する。そして、素材（１０）を定盤（図示せず）上に載置してその位置を固定しておき、図３及び図４に示すように、回転しているプローブ（２２）を素材（１０）の変形予定部（１１）に、当該素材（１０）の厚さ方向両側の面のうち一方の面（説明の便宜上、この面を「表面」といい、他方の面を「裏面」という。）から埋入した状態に配置するとともに、回転している回転子（２１）の端面（２１ａ）を素材（１０）の変形予定部（１１）の表面に押し付けた状態に配置する。そして、この状態を維持したままで、プローブ（２２）を素材（１０）の変形予定部（１１）に沿って所定の速さで移動させる。このプローブ（２２）の移動速さが摩擦撹拌処理速さとなる。このプローブ（２２）の好ましい移動速さについては後述する。
【００３２】
このプローブ（２２）の移動に伴い、素材（１０）の変形予定部（１１）がプローブ通過部分において順次、摩擦撹拌処理されていく。すなわち、プローブ（２２）の回転に伴い発生する摩擦熱と、回転子（２１）の端面（２１ａ）と素材（１０）の表面との摺動に伴い発生する摩擦熱とによって、素材（１０）のプローブ（２２）との接触部及びその近傍部が軟化するとともに、その軟化した部位中の材料がプローブ（２２）によって撹拌される。このように材料が撹拌されながら、該材料がプローブ（２２）の通過溝を埋めるように塑性流動したのち、摩擦熱を急速に失って冷却固化する。この際、材料は塑性流動しながら再結晶化する。この現象がプローブ（２２）の移動に伴って順次繰り返されていき、その結果、素材（１０）のプローブ通過部分（即ち変形予定部（１１））に、摩擦熱で軟化されプローブ（１２）で撹拌された部位からなる摩擦撹拌処理部（１２）が変形予定部（１１）に沿って形成されるものとなる。
【００３３】
図５において、（１２Ａ）は、素材（１０）の摩擦撹拌処理部（１２）の厚さ方向両側の面のうちのプローブ埋入側の面（これを「摩擦撹拌処理部の表面」という。）を示している。一方、（１２Ｂ）は、素材（１０）の摩擦撹拌処理部（１２）の厚さ方向両側の面のうち、プローブ埋入側の面とは反対側の面（これを「摩擦撹拌処理部の裏面」という。）を示している。また、ｄは摩擦撹拌処理部（１２）のその表面（１２Ａ）からの処理深さである。ｔは素材（１０）の変形予定部（１１）における肉厚である。この実施形態では、処理深さｄは素材（１０）の肉厚ｔと同寸になっている（即ち、ｄ＝ｔ）。
【００３４】
ここで、回転子（２１）及びプローブ（２１）の回転数は、５００〜１５００ｒｐｍ（特に好ましくは８００〜１０００ｒｐｍ）に設定することが望ましい。また、プローブ（２１）の移動速さは、１００〜８００ｍｍ／ｍｉｎ（特に好ましくは２００〜５００ｍｍ／ｍｉｎ）に設定することが望ましい。このような範囲に設定することにより、素材（１０）の加工性を確実に向上させることができる。
【００３５】
また、摩擦撹拌処理部（１２）は、その結晶組織において、結晶粒の平均粒径が常温値で２０μｍ以下になるように形成されることが望ましい。結晶粒の平均粒径の特に望ましい上限値は３μｍであり、特に望ましい下限値は０．１μｍ（更に望ましくは１μｍ）である。結晶粒の平均粒径をこのような範囲に設定することにより、素材（１０）の加工性を更に確実に向上させることができる。結晶粒の平均粒径をこのような範囲に設定するためには、回転子（２１）及びプローブ（２２）の回転数並びにプローブ（２２）の移動速さをそれぞれ上述した範囲に設定することが望ましい。
【００３６】
次に、この素材（１０）の塑性加工法について説明する。
【００３７】
上述した方法により得られた素材（１０）を用い、これを深絞り加工によって容器状に形成する。このとき、素材（１０）の変形予定部（１１）は、該変形予定部（１１）に形成された摩擦撹拌処理部（１２）のプローブ埋入側の面（１２Ａ）を外側にされて屈曲されるのが望ましい。こうして屈曲することにより、図１に示した塑性加工品（１）が得られる。この深絞り加工は、公知の深絞り加工装置（図示せず）によって容易に遂行することができる。
【００３８】
而して、上述した塑性加工性に優れたマグネシウム合金素材（１０）の製造方法によれば、プローブ（２２）を変形予定部（１１）に沿って素材（１０）に対して相対的に移動させることにより、摩擦撹拌処理部（１２）が変形予定部（１１）に形成され、これにより該素材（１０）の加工性が向上する。そのため、素材（１０）の大きさや形状に制約を受けないで素材（１０）の加工性を向上させることができる。その上、素材（１０）の加工性を部分的に向上させることができるので、素材（１０）の必要な部位だけその加工性を向上させることが可能となる。
【００３９】
さらに、この素材（１０）の製造方法は、摩擦撹拌処理部（１２）の結晶組織において、結晶粒の安定性が良いという利点を有している。したがって、この製造方法により得られた素材（１０）は、高温下や高温処理された後でも良好な加工性を維持している。
【００４０】
さらに、この素材（１０）の製造方法は、工具（２０）の回転している回転子（２１）の端面（２１ａ）を素材（１０）の表面に押し付けた状態で、プローブ（１２）を移動させているので、回転子（２１）の端面（２１ａ）で摩擦熱をより多く発生させることができ、そのため、素材（１０）の加工性を更に確実に向上させることができる。
【００４１】
図６は、この発明のもう一つの実施形態に係る塑性加工用マグネシウム合金素材（１０）の断面図である。なお、同図は図５に対応するものである。
【００４２】
図６に示したマグネシウム合金素材（１０）では、摩擦撹拌処理部（１２）の処理深さｄは、素材（１０）の肉厚ｔよりも小寸に設定されており（即ちｄ＜ｔ）、詳述すると素材（１０）の変形予定部（１１）の肉厚ｔの略半分の深さ寸法に設定されている。
【００４３】
これらの実施形態に示すように、この発明では、摩擦撹拌処理部（１２）は、素材（１０）の変形予定部（１１）の厚さ方向の全域に亘って形成されていても良いし、変形予定部（１１）の厚さ方向の一部にだけ形成されていても良い。
【００４４】
以上、この発明の実施形態を説明したが、この発明は、上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、様々に設定変更可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態では、摩擦撹拌処理部（１２）の形成操作は、上述したように素材（１０）の位置を固定しておき、該素材（１０）の変形予定部（１１）に工具（２０）の回転しているプローブ（２２）を埋入した状態に配置するとともに、工具（２０）の回転している回転子（２１）の端面（２１ａ）を素材（１０）の表面に押し付けた状態に配置し、この状態で、プローブ（２２）を移動させることにより、遂行されているが、この発明では、プローブ（２２）の位置を固定しておき、素材（１０）を移動させることにより、摩擦撹拌処理部（１２）の形成操作を遂行しても良い。この操作を詳述すると次のとおりである。すなわち、素材（１０）の変形予定部（１１）に工具（２０）の回転しているプローブ（２２）を埋入した状態に配置し、更に好ましくは素材（１０）の表面に工具（２０）の回転している回転子（２１）の端面（２１ａ）を押し付けた状態に配置する。そして、この状態で、プローブ（２２）及び回転子（２１）の位置を固定しておき、変形予定部（１１）が順次プローブ（２２）を通過するように素材（１０）を移動させることによって、摩擦撹拌処理部（１２）を変形予定部（１１）に形成する方法を採用しても良い。
【００４６】
また、上記実施形態では、塑性加工品（１）として容器状のものが例示されているが、この発明では、塑性加工品は、これに限定されず、これ以外の形状の物であっても良いことはもちろんである。
【００４７】
また、この発明では、摩擦撹拌処理部（１２）は、２個のマグネシウム合金製母材が摩擦撹拌接合によって互いに接合一体化された接合継手の摩擦撹拌接合部であっても良い。この接合継手の種類としては限定されず、突合せ継手、重ね継手及びＴ字継手が例示される。
【００４８】
【実施例】
次に、この発明の具体的実施例及び比較例について説明する。
【００４９】
＜＜材料の特性評価＞＞
材質がＡＳＴＭ　ＡＺ９１（組成：Ｍｇ−９質量％Ａｌ−１質量％Ｚｎ）のマグネシウム合金からなる試験材を準備した。なお、この材質のマグネシウム合金材は、他のマグネシウム合金材に比べて塑性加工性が著しく乏しいものであることが知られている。
【００５０】
＜実施例１＞
試験材（肉厚ｔ＝４ｍｍ）の所定部位にその厚さ方向の全域に亘って摩擦撹拌処理部を形成した。次いで、この試験材の摩擦撹拌処理部の結晶粒の平均粒径を測定した。また、この試験材について引張試験を行い、常温での破断時までの全伸びを測定した。
【００５１】
なお、この摩擦撹拌処理に用いた工具（２０）及びその処理条件は次のとおりである。
【００５２】
工具（２０）の回転子（２１）の端部の直径は１２ｍｍである。プローブ（２２）はＭ４のネジの軸部からなり、その突出長さは３．９ｍｍである。また、回転子（２１）及びプローブ（２２）の回転数を１０００ｒｐｍ、プローブ（２２）の移動速さを２００ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００５３】
＜実施例２＞
試験材（肉厚ｔ＝４ｍｍ）に上記実施例１と同一工具及び同一処理条件で摩擦撹拌処理部を形成した。次いで、この試験材について高温処理を施した。この高温処理は試験材を温度３５０℃で１時間保持することにより行った。次いで、この試験材の摩擦撹拌処理部の結晶粒の平均粒径を測定した。また、この試験材について引張試験を行い、常温での破断時までの全伸びを測定した。
【００５４】
＜比較例１＞
試験材（４ｍｍ×４ｍｍ×１００ｍｍ）をＥＣＡＰ法で処理した。このＥＣＡＰ法による処理は、試験材に対して９０°曲げを２回行うことにより遂行した。次いで、この試験材のＥＣＡＰ処理部の結晶粒の平均粒径を測定した。また、この試験材について引張試験を行い、常温での破断時までの全伸びを測定した。
【００５５】
＜比較例２＞
試験材（４ｍｍ×４ｍｍ×１００ｍｍ）を比較例１と同一条件でＥＣＡＰ法で処理した。次いで、この試験材について高温処理を施した。この高温処理は上記実施例２と同一条件で行った。次いで、この試験材のＥＣＡＰ処理部の結晶組織の結晶粒の平均粒径を測定した。また、この試験材について引張試験を行い、常温での破断時までの全伸びを測定した。
【００５６】
＜比較例３＞
試験材を何ら処理しないで、その結晶粒の平均粒径を測定した。また、この試験材について引張試験を行い、常温での破断時までの全伸びを測定した。
【００５７】
以上の測定結果を表１にまとめて示す。
【００５８】
【表１】
2004074255.tif 000003
【００５９】
同表の実施例１及び２に示すように、試験材に摩擦撹拌処理部を形成することにより、試験材の全伸びを、比較例３のものよりも大幅に増大することができた。さらに、同表の実施例１に示すように、試験材に摩擦撹拌処理部を形成することにより、摩擦撹拌処理部の結晶粒の平均粒径を大幅に微細化できることを確認し得た。しかも、この試験材について高温処理を行った場合（即ち実施例２）であっても、高温処理に伴う結晶粒の粗大化を、ＥＣＡＰ法で処理された試験材について高温処理を行ったもの（即ち比較例２）よりも抑制できることを確認し得た。
【００６０】
なお、ＥＣＡＰ法で処理された試験材について高温処理を行うと、その結晶粒が粗大化する理由は、次のように考えられる。すなわち、ＥＣＡＰ法によれば、結晶粒を変形により分断することによって、結晶粒を微細化しているため、結晶粒自身に大きな粒界エネルギーが残存している。そのため、高温にするとその粒界エネルギーが開放されて、結晶粒が急激に粗大化するためと推測される。これに対して、摩擦撹拌処理によれば、高い歪みと摩擦熱とにより再結晶が生じ、より安定な結晶粒になったため、結晶粒の粗大化が抑制されたものと推測される。
【００６１】
＜＜塑性加工性の評価＞＞
上記試験材と同一材質の塑性加工用マグネシウム合金素材（肉厚ｔ＝４ｍｍ）を準備した。
【００６２】
＜実施例３＞
素材の変形予定部に摩擦撹拌処理部を形成した。摩擦撹拌処理部の処理深さｄは２ｍｍである。なお、この摩擦撹拌処理は、上記実施例１と同一工具及び同一処理条件で行った。次いで、この素材の変形予定部を、該変形予定部に形成された摩擦撹拌処理部のプローブ埋入側の面を内側にして屈曲することにより、最小曲げ半径を測定した。
【００６３】
＜実施例４＞
素材の変形予定部に摩擦撹拌処理部を形成した。摩擦撹拌処理部の処理深さｄは２ｍｍである。次いで、この素材の変形予定部を、該変形予定部に形成された摩擦撹拌処理部のプローブ埋入側の面を外側にして屈曲することにより、最小曲げ半径を測定した。他の条件は上記実施例３と同じである。
【００６４】
＜実施例５＞
素材の変形予定部に摩擦撹拌処理部を形成した。摩擦撹拌処理部の処理深さｄは４ｍｍである（即ちｄ＝ｔ）。次いで、この素材の変形予定部を、該変形予定部に形成された摩擦撹拌処理部のプローブ埋入側の面を内側にして屈曲することにより、最小曲げ半径を測定した。他の条件は上記実施例３と同じである。
【００６５】
＜実施例６＞
素材の変形予定部に摩擦撹拌処理部を形成した。摩擦撹拌処理部の処理深さｄは４ｍｍである（即ちｄ＝ｔ）。次いで、この素材の変形予定部を、該変形予定部に形成された摩擦撹拌処理部のプローブ埋入側の面を外側にして屈曲することにより、最小曲げ半径を測定した。他の条件は上記実施例３と同じである。
【００６６】
＜比較例４＞
素材をＥＣＡＰ法で処理した。このＥＣＡＰ法による処理は上記比較例１と同一条件で行った。次いで、この素材を屈曲することにより、最小曲げ半径を測定した。
【００６７】
＜比較例５＞
素材を何ら処理しないで、これを屈曲することにより、最小曲げ半径を測定した。
【００６８】
以上の測定結果を表２にまとめて示す。なお、同表の「曲げ方向」の欄において、「外側」及び「内側」とは、素材の変形予定部を、該変形予定部に形成された摩擦撹拌処理部のプローブ埋入側の面をそれぞれ外側及び内側にして屈曲したことを示している。
【００６９】
【表２】
2004074255.tif 000004
【００７０】
同表の実施例３〜６に示すように、素材の変形予定部に摩擦撹拌処理部を形成することにより、比較例５のものよりも最小曲げ半径を小さくすることができて、素材の塑性加工性を向上させることができた。しかも、処理深さｄを増大する（即ち、処理深さを深くする）ことにより、最小曲げ半径を更に小さくすることができた。また、実施例３及び４に示すように、処理深さｄが２ｍｍである素材の場合には、曲げ方向を「外側」に設定したもの（実施例４）の方が、曲げ方向を「内側」に設定したもの（実施例３）よりも最小曲げ半径を小さくすることができた。したがって、処理深さｄを増大したり、曲げ方向を「外側」に設定したりすることによって、素材の加工性を更に一層向上させることができることを確認し得た。
【００７１】
【発明の効果】
上述の次第で、この第１発明によれば、プローブを変形予定部に沿ってマグネシウム合金素材に対して相対的に移動させることにより、摩擦撹拌処理部が変形予定部に形成されて該素材の加工性が向上するため、素材の大きさや形状に制約を受けないでその加工性を向上させることができるし、素材の加工性を部分的に向上させることができる。さらに、結晶粒の安定性が良いので、この製造方法により得られたマグネシウム合金素材は、高温下や高温処理後でも良好な加工性を維持することができる。
【００７２】
また、上記第１発明において、工具は、所定の回転子及びプローブを有するものであり、工具の回転している回転子の端面を素材の表面に押し付けた状態に配置し、この状態で、プローブを変形予定部に沿って素材に対して相対的に移動させる場合には、摩擦熱の発生量を増大させることができ、そのため、マグネシウム合金素材の加工性を更に確実に改善することができる。
【００７３】
第２発明によれば、マグネシウム合金素材の変形予定部を、該変形予定部に形成された摩擦撹拌処理部のプローブ埋入側の面を外側にして屈曲するものなので、マグネシウム合金素材を良好に塑性加工することができる。
【００７４】
第３発明によれば、マグネシウム合金素材の変形予定部が、該変形予定部に形成された摩擦撹拌処理部のプローブ埋入側の面が外側にされて屈曲されているので、優れた品質を有するマグネシウム合金製塑性加工品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係るマグネシウム合金製塑性加工品を示す斜視図である。
【図２】同加工品を形成するための塑性加工用マグネシウム合金素材の斜視図である。
【図３】同素材の変形予定部に工具のプローブを埋入した状態を示す斜視図である。
【図４】図３中のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】この発明のもう一つの実施形態に係る塑性加工用マグネシウム合金素材の断面図である。
【符号の説明】
１…塑性加工品
１０…マグネシウム合金素材
１１…変形予定部
１２…摩擦撹拌処理部
２０…工具
２１…回転子
２１ａ…端面
２２…プローブ
【図１】
2004074255.tif 000005
【図２】
2004074255.tif 000006
【図３】
2004074255.tif 000007
【図４】
2004074255.tif 000008
【図５】
2004074255.tif 000009
【図６】
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