| 研究課題/領域番号 |
15K06480
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
門前 亮一 金沢大学, 機械工学系, 教授 (20166466)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | Cu-Ni-Sn合金 / 高強度 / 導電性 / 耐応力緩和特性 / 転位密度 / 変形双晶 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，コネクタやスイッチ等に使用されている高強度Cu系合金の中で，安価で耐応力緩和特性の優れた時効強化型Cu-Ni-Sn系合金を取り上げる．Cu-Ni-Sn市販合金は組成の違いにより3種類に分類できる．Cu-(20～22)wt%Ni-(4.5～5.7)wt%Sn合金(以下wt%省略)，Cu-(8.5～9.5)Ni-(5.5～6.5)Sn合金，そしてCu-(14.5～15.5)Ni-(7.5～8.5)Sn合金である．Cu-21Ni-5.5Sn合金を用いて強度を上げる簡便で独自の手法を見出し，論文として発表している．平成27年度はこの手法を用いCu-15Ni-8Sn合金の強度の向上を試み，以下の結果が得られた．
50%冷間圧延後400℃でピーク時効する(50R-A)か，先に400℃でピーク時効後50%あるいは60%冷間圧延を施した(A-50R or A-60R)．A-50R材の0.2%耐力，引張強さσuはそれぞれ1210MPa，1260MPaであり，50R-A材のそれよりも高い．このA-50R材の高い耐力は，50R-A材よりも高い転位密度と狭い双晶境界間隔を持つことに起因する．A-60R材の引張強さσu=1330MPaは，400℃でピーク時効後80%冷間圧延を施したCu-21Ni-5.5Sn合金(A-80R)のそれよりも若干高い．また，A-60R材の導電率は9%IACSであり，A-80R材のものよりも大きい．A-60R材とA-80R材ともに，耐応力緩和特性は極めて劣るが，その後の400℃で短時間の焼鈍により，強度をほとんど低下させることなく，耐応力緩和特性を改善することができた．しかし，焼鈍後のA-60R材の耐応力緩和特性はA-80材に比べ劣っていた．
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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
溶体化処理後圧延し時効を行うという従来の加工熱処理法とは逆の，時効後圧延を行なうという手法をCu-15wt%Ni-8wt%Sn alloy合金に適用した結果，同様な手法を適用したCu-21wt%Ni-5.5wt%Sn合金より強度は向上したが，さらなる焼鈍後の耐応力緩和特性は劣っていた．強度，導電性，耐応力緩和特性のバランスにおいて両合金には差異はないと判断される．現在，Cu-9wt%Ni-6wt%Sn合金にも適用し，引張特性，導電率，応力緩和率を調査中であり，ほぼ当初の予定通り進捗している．
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| 今後の研究の推進方策 |
Cu-21wt%Ni-5.5wt%Sn，Cu-15wt%Ni-8wt%Sn，Cu-9wt%Ni-6wt%Sn合金で得られた結果を基に，適切なNiとSnを含むCu-Ni-Sn合金を溶製後，本手法を適用し，その後適切な焼鈍を行い，これまで以上に強度，導電性，耐応力緩和特性のバランスの優れたCu-Ni-Sn合金の創成を図る．さらに，Cuの積層欠陥エネルギーを下げる効果があるSiやP等を添加することにより強度向上をもたらす変形双晶を導入しやすくし，耐応力緩和特性に負の効果をもたらす転位の導入をできるだけ減らして，高強度を維持しつつ耐応力緩和特性をさらに改善する方策も検討する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初比較的高額の消耗品の購入を予定していたが，年度末になり使用頻度の高い装置が故障し，急遽その修理に経費を使用し，当初購入予定の消耗品を購入できなくなった．その結果として，当該助成金が生じた．
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成28年度の配当とまとめて使用し，消耗品を購入予定にしている．
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