| 研究課題/領域番号 |
22K04754
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
齋藤 嘉一 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (10302259)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | Cu-Ti-Mg合金 / 等温時効 / 水素中時効 / 不連続析出 / TEM/SAD / STEM/EDS / 銅合金 / 組織制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は，IT・エレクトロニクス分野で加速する電線配策部材の軽量化技術の進化に応えるため，最先端の電子顕微鏡技術を駆使してCu-Ti系合金の高性能化に向けた組織・特性制御の技術開発を行うことである。具体的には，α-Cu母相や結晶粒界，不連続析出を変化させる新しい手法として，微量MgをドープしたCu-Ti合金を水素雰囲気中での等温時効に供することを提案する。さらに，当該制御を経て高延靭化を遂げた合金を元に高性能な合金線材を創製することを目指し，伸線加工材としての適正・性能評価を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究は，Cu-Ti合金に対する新しい組織・特性制御法として，Mg添加と水素中時効の複合処理の有効性の検証を目的とする。これまでに当グループが得た成果によれば，Cu-4at.%Tiに微量のMg（～2at.%）を添加して得た過飽和固溶体合金に450℃一定下の大気中にて時効処理を施すと，不連続析出は大幅に抑制され，Mg無添加の場合と比べて強靭性が著しく高まる事実を確認した。特に，破断伸びの顕著な向上については，不連続析出の抑制だけにとどまらず，Mgを含むCu母相の固溶強化の影響，さらには不連続析出物中の脆性β-Cu4Ti相が延性β1-Cu相に取って代わられたことなど，複合的効果の結果と解釈されたが，導電性の低迷に関しては依然課題を抱えたままであった。そこで，さらにMg添加と水素中時効を組み合わせた複合処理（合金組成：Cu-4at.%Ti-2at.%Mg；水素圧0.6 MPa；時効温度450℃）を試みたところ，Mg無添加の場合と比べてTiH2化合物の生成がより活性化する事実が明らかになった。2023年度は特に水素圧を従来条件（0.6 MPa）よりも低めた場合の組織・物性影響について詳しく調査し，強度－導電性バランスの向上に資するプロセス条件の最適化を追究することとした。得られた知見は以下のとおりである。
１．チタン銅に対して水素中で時効を行うと，導電性の上昇率とビッカース硬さの減少率が目立つようになり，特にMg含有系においてその傾向は顕著化する。
２．水素圧を0.6MPaから下げて時効すると（例えば，H2-0.03MPa雰囲気），過時効軟化をある程度抑えつつ，導電率を向上させることができ，特にMg添加合金においてその効果が顕著化する現象を確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに，チタン銅の新しい組織・特性制御法としてMg添加と水素中時効の複合処理の有効性について検証した。プロセス条件の制御因子として，過時効軟化の進行を抑えつつ，導電率を増加をもたらす水素圧条件を特定することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
材料強度と導電率の特性バランスの付与のために最適化された水素時効条件を元に，Cu-Ti-Mg合金の水素時効材を準備し，その機械的性質と組織を詳しく評価する。その情報を元に，特性向上のための最適組織を提案する。
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