2023 Fiscal Year Annual Research Report
巨大ひずみ加工とマルテンサイト変態で組織制御した高強度・高導電性Al線材の開発
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21K14436
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
増田 高大 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (60838639)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 巨大ひずみ加工 / 過飽和固溶 / 時効析出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アルミニウム（Al）は軽量かつ導電性に優れ、カルシウム（Ca）添加によりさらなる軽量化を図ることができる。大気圧下ではAl中のCaの最大固溶量はわずか0.002%しかないが、本研究では、高圧ねじり（HPT）加工法による巨大ひずみ導入によりCa固溶量を増大させ、これに伴う新たな時効特性を付与させることを目的とする。
Ca添加量は亜共晶の1%, 3% および共晶組成の7.6%とし、Al-Ca合金を作製した。鋳造材から直径10 mmの円盤状試料を切出し、加工圧力6 GPaで高圧ねじり（HPT）加工を最大100回転施した。HPT加工後の最大硬さは、199HV(1%Ca), 272HV(3%Ca)および228HV(7.6%)となり、3%Ca添加で最大硬さが得られることがわかった。
SEM観察およびXRD分析結果より、HPT加工量の増加とともに第二相粒子であるAl4Ca相の体積割合が減少し、Caが母相中に強制固溶することが示唆された。XRD分析により固溶量を概算したところ、3%Ca材では、100回転後に最大2.6%固溶することが示唆された。TEM観察の結果、3％Ca材では、10回転後は結晶粒径350 nmで粒内に10 nm程度に微細化されたAl4Ca相が分散している組織となっていたが、100回転後は結晶粒径が15 nmまで超微細され、かつTEM観察からもAl4Ca相の存在は確認されなかった。HPT加工100回転後に130℃で時効することで、38HV(1%Ca)および12HV(3%Ca)の時効硬化を示し、新たに時効硬化特性を付与することができた。
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