自動車の材料転換・材料探索 全3コースセミナー

2015年2月24日「自動車用金属材料の特性と部品の生産技術 (製造方法、コスト、動向)」

　自動車の構成材料の80%は金属である。 鉄をはじめとする多くの金属材料は日本の代表的な工業製品である自動車になくてはならない材料である。 本セミナーでは金属材料の物理的特性や部品製造方法 (含、熱処理) について述べる。 また、部品の材料・製造方法の特徴やコストについて具体的な部品で説明する。

1. 自動車と金属材料
   1. 自動車の材料構成
      • 重量別では “鉄” が自動車の70%を占める
   2. 鉄の物理的特性
      • 密度、結晶構造、弾性率等を各種金属と比較
   3. 鉄の分類
      • 鋼、鋳鉄、鋳鋼 (化学成分、状態図、顕微鏡組織からの分類)
   4. 鉄の機械的特性
      • 引張り強さ、伸び、疲労強度、硬さ等
2. 自動車に使われる鋼の種類
   1. 炭素鋼、合金鋼、非調質鋼、軸受鋼、ボルト用鋼
   2. 鋼種と使用部位
      • 自動車部品にはどんな鋼種が使われているか?
3. 鋼の熱処理
   1. 熱処理の基本
      • 目的
      • 種類
      • 結晶構造
      • 組織
      • 状態図との関係
   2. 熱処理の種類
      • 焼き入れ性とは?
      • 焼き入れ
      • 焼き戻し
      • 焼ならし
      • 焼鈍
   3. 熱処理前後の機械的特性、
   4. 自動車に利用される熱処理
      • 部品に利用される熱処理の具体例
4. 鋼の表面硬化処理
   1. 浸炭焼き入れ、浸炭窒化、高周波焼き入れ、ショットピーニング
   2. 表面硬化処理後の機械的特性
      • 疲労強度
      • 硬さ 等
   3. 自動車に利用される表面硬化処理
      • 部品に利用される表面硬化処理の具体例
5. 自動車用鋳鉄
   1. 鋳鉄の種類と特性
      • ねずみ鋳鉄
      • 合金鋳鉄
      • 組織
   2. 鋳鉄の機械的特性
   3. 自動車に利用される鋳鉄
      • 部品に利用される鋳鉄の種類
6. 自動車用鋼板
   1. 鋼板の種類
      • 冷延鋼板
      • 熱延鋼板
      • 高張力鋼板
      • 表面処理鋼板
      • ステンレス鋼板
   2. 鋼板の特性
      • 機械的特性
      • 成形性
   3. 鋼板の使用部位
      • ボデー
      • シャシー部品 等
7. 自動車用アルミ材料
   1. アルミ合金の分類と部品の製造方法
      • 展伸材
      • アルミ鋳物材
      • ダイキャスト材
   2. アルミ合金の熱処理
      • 熱処理の種類
      • 状態図との関係
   3. アルミ合金の機械的特性
   4. 自動車に利用されるアルミ合金の種類、製造方法、部品例
8. 自動車用マグネシュウム合金
   1. マグネシュウムの特性
      • 化学成分
      • 結晶構造
      • 機械的特性
   2. 自動車に利用されるマグネシュウム合金の種類、製造方法、部品例
9. 自動車部品用金属材料加工と部品の製造方法
   1. 部品製造方法と精度、強度
   2. 部品製造コストの内訳事例
   3. 各種製造方法が競合する部品の特性、コスト、トレンド
• 質疑応答・名刺交換

2015年2月26日「超高温耐熱材料の特性と最新技術・開発動向」

第1部 次世代型耐熱材料、金属間化合物合金の技術動向とエネルギー効率への貢献

(2015年2月26日 10:30〜12:00)

　近年、汎用性、生産性、経済性に優れた高温構造用金属間化合物開発の機運が高まり実用材料としての検討が進んでいる。本講演では、まず、耐熱材料として高いポテンシャルを有する高温構造用金属間化合物の特徴と問題点を概観し、続いて、講演者らが創製と開発を行っている耐熱、耐摩耗、耐酸化、耐食に優れた二種類のNi基金属間化合物合金を紹介する。併せて、幾つかの部材・部品への開発事例を紹介し、今後の技術動向と展望について講演する。

1. はじめに
2. 高温構造用金属間化合物について
   1. 金属間化合物とは
   2. 構造材料としての特徴と問題点
   3. 耐熱材料として潜在力の高い金属間化合物
3. Niシリサイド:Ni3 (Si,Ti) 金属間化合物合金
   1. 開発の経緯とその特徴
   2. 製造プロセスと基本性能
   3. 新規耐熱・耐摩耗・耐食材料への適用例とそのパフォーマンス
   4. 今後の開発課題
4. Ni基超々合金
   1. 開発の経緯とその特徴
   2. 製造プロセスと基本性能
   3. 新規耐熱・耐摩耗材料への適用例とそのパフォーマンス
   4. 今後の開発課題
5. 今後の展望
6. おわりに
• 質疑応答・名刺交換

第2部 C/Cコンポジットの特性・低コスト技術の現状と課題そして用途展開

(2015年2月26日 13:00〜14:30)

　C/Cコンポジットが世に誕生してすでに50年近くがたち、新素材というにはいささか違和感を覚えるが、各C/Cコンポジットメーカーの低コスト化の努力の甲斐あって、ようやくここ数年で一般産業用途に使用される場面が増えてきているのが現状である。本セミナーでは、C/Cコンポジットの価格動向、用途展開の変遷と今後期待される分野について解説する。

1. C/Cコンポジットについて
   1. 製法
   2. 特性
   3. 各国のC/Cコンポジットメーカー
2. 用途解説
   1. 耐熱関係
   2. 摺動関係
   3. PV・液晶関係
   4. その他
   5. 他材料との住み分け
3. C/Cコンポジット 今後の課題
   1. 用途展望
   2. 技術的課題
   3. 価格展望
4. まとめ
• 質疑応答・名刺交換

第3部 次世代からの脱出、CMCの生産技術現状と量産・低コスト化への道および用途展開 (仮)

(2015年2月26日 14:45〜16:15)

　炭素繊維の発明に続き、SiC連続繊維の工業的製造方法が40年前に世界で始めて開発され、原子力、宇宙・航空関連材料分野で超耐熱、超耐酸化性次世代材料としてCMCには非常に大きな期待がかけられてきた。繊維の高性能化とCMCの安価な製造方法であるPIP法の進展とともにようやく実用化が見えてきた。本セミナーでは、実用化のために克服すべき課題の現状と進捗状況を、PIP法を中心に、関連する原料の低コスト化の可能性などを含めて、解説する。

1. はじめに
2. ポリカルボシランを前駆体とするSiC系セラミックス
   1. ポリカルボシラン
   2. SiC繊維
   3. その他のSiC系セラミックス
3. ポリマー含侵焼成 (PIP) 法によるCMC
   1. 一般的なCMCの製法
   2. PIP法
   3. 先進PIP法
4. 先進PIP法によるCMCの課題の克服と実用化
   1. 緻密化
   2. 耐熱性
   3. 新界面層
   4. 低コスト化と量産
   5. 実用化の展望
5. まとめ
• 質疑応答・名刺交換

2015年2月27日「技術進展で自動車軽量化を支える金属材料・技術の最新動向」

第1部 自動車軽量化と衝突安全性を両立させる超ハイテン材の開発動向

(2015年2月27日 11:00〜12:30)

　自動車の車体軽量化・衝突安全性を両立させるためには、構造材である鋼材の強度を高くすることが求められる。一方、鋼材の強度向上は、プレス成形性や溶接性の課題や、特殊元素の添加等の経済的な問題などが生じる。これらの問題を解決すべく開発した良成形性超高強度鋼板について冷間プレス加工と熱間プレス加工を比較しなら紹介する。

1. 緒言:自動車と材料
   1. 自動車を取り巻く環境
   2. 自動車に使われる材料
2. 各部位で期待される強度と特性
3. 各部位に適用される高強度鋼板
   1. 骨格構造部品用鋼板 (衝突特性向上)
   2. パネル系部品用鋼板
   3. シャシー足回り部品用鋼板
4. まとめ:今後の自動車用鋼板
• 質疑応答・名刺交換

第2部 自動車の軽量化と衝突安全性向上を可能にするポーラス金属の低コスト製法と実用化展望

(2015年2月27日 13:20〜14:50)

　これまで、多くの優れた性質を有するポーラス金属が開発されたが、実用例は未だ限定的であり、さらなる低コスト化と品質保証が大きな課題となっている。本講演では、方向性気孔を有するポーラス金属の低コスト化を実現し、気孔形態を制御可能で、種々の金属材料にも適用可能な簡易製法と、作製したポーラス金属の有効性についてアルミニウムのデータを中心に説明する。また、新材料を生かすのは「ヒト」であり、材料ユーザー・部品メーカーのあり方について提言する。

1. ポーラス金属の基礎
   1. 各種ポーラス金属の特徴と自動車への適用 (アルミニウム合金)
   2. 各種ポーラス金属の従来製法と課題
2. 低コスト化,気孔制御を実現する新規簡易製法
   1. 既存の製造設備に適用可能なパイプ浸漬法 (液相浸漬法,セミソリッド浸漬法)
      1. 原理
      2. 制御された気孔をもつポーラス金属
   2. 既存の製造設備に適用可能な鋳造法
      1. 原理
   3. 量産化を実現する連続鋳造法
      1. 原理
      2. 制御された気孔をもつ長尺ポーラス金属
3. 機械的性質
   1. 衝撃吸収性に優れた圧縮変形挙動
   2. 軽量化を実現する強度
   3. エネルギー吸収特性
4. 強ひずみ加工によって作製した高強度ポーラス材料
5. 今後の展望
6. 企業における実用化の課題
• 質疑応答・名刺交換

第3部 マグネシウム合金実用化の期待を背負う、板金プレス技術と自動車部品適用への展望

(2015年2月27日 15:05〜16:35)

　自動車や輸送機器分野等では車両の軽量化によりCO2 の削減や省エネルギー化を図る必要がある。この様な背景により近年、軽量化材料としてマグネシウム合金 (難燃性) 等が注目されているが成形加工性に関して難しい一面を有している。プレス成形加工に於いては的確なプレス技術を確立する事により自動車部品の試作開発に成功したが生産性向上等の課題を克服する必要がある。またマグネシウム合金 (難燃性) 製マイクロEVの試作開発を行い実用化の可能性や燃料電池として自動車の動力エネルギーに応用できる可能性もあり実用化展開も期待できる。

1. 軽量化部品の研究開発に取り組む矢島工業(株)の概要
   ～軽量化材料 (Mg以外の材料) とプレス成形加工～
2. 自動車の軽量化対応の必要性について
   1. 国内外の燃費基準及び規制の強化の状況と軽量化対応の必要性
   2. 次世代自動車 (EV他) の軽量化の必要性
3. マグネシウム材料について
   1. マグネシウム材料の生産状況と需給動向
   2. マグネシウム圧延材料の金属組織とプレス加工性
   3. 難燃性マグネシウム 材料について
4. 難燃性マグネシウム材料のプレス成形部品に関する研究開発
   1. 双ロールキャスティング板材の機械的特性と温間深絞り特性
   2. 自動車用ブレース部品のプレス金型の温度解析
   3. ブレース部品に関する温間プレス成形技術の確立について
5. マグネシウム材料の自動車部品適用への展望
   1. 難燃性マグネシウム材料製マイクロEVの試作開発と実用化
   2. 難燃性マグネシウム製燃料電池に試作開発と実用化 (東北大 小濱教授)
• 質疑応答・名刺交換