| 研究課題/領域番号 |
20H02461
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
渡邊 千尋 金沢大学, 機械工学系, 教授 (60345600)
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| 研究分担者 |
三浦 博己 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30219589)
青柳 吉輝 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70433737)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2020年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
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| キーワード | 銅合金 / ヘテロナノ組織 / 変形双晶 / 単純強圧延 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，代表的な2種類の電子機器用銅合金（固溶強化型Cu-Zn系合金，析出強化型Cu-Ni-Si系合金）をモデル材として用い，新技術”ヘテロナノ(HN)組織”と，従来の”固溶強化”と”析出強化”を組み合わせ，次世代技術を支える銅合金設計指針の構築を目指して，以下の項目について評価検討を行う．
i. HN組織の組織学的パラメータと機械的・電気的特性の関連性の解明
ii. HN組織導入のための合金組成，加工条件の最適化
iii. Cu-Zn系合金のHN組織化による特性向上
iv. Cu-Ni-Si系合金のHN組織化による特性向上
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| 研究成果の概要 |
単純冷間圧延によって，ナノメートルオーダーの変形双晶，低角ラメラ，せん断帯から構成されるヘテロナノ組織を析出強化型・固溶強化型銅合金に導入することによって，結晶粒の超微細化と超高強度化を電子機器用銅合金にとって最も重要な導電率を低下させることなく達成する事を目指した．析出強化型合金においては，加工熱処理プロセスの最適化によって，導電率を損なうことなく，市販合金の約1.5倍の強度を達成した．固溶強化型合金では，微量合金元素の添加と圧延プロセスの改善によって，通常の2倍の強度を達成した．以上のような成果を通して，ヘテロナノ組織を活用した超高強度銅合金の設計指針を提示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年の電子機器の小型化によって，それらに使用される銅合金には，高強度と高導電性という相反する特性を極めて高いバランスで達成する事が要求されている．しかし，既存の強化機構（析出強化，固溶強化，加工強化，結晶粒微細化強化）とその組み合わせでは，既に要求特性に応えることが難しくなっている．本研究では，申請者らが新たに見いだしたヘテロナノ組織を銅合金に導入することで，これまでの常識を越える特性を有する銅合金の創成に成功した．これは，現状限界に達していた銅合金の性能向上へのブレークスルーとなり得る．また，ヘテロナノ組織は極めて平易な加工法によって導入可能なため，早期の社会実装も期待できる．
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