水素中時効による高強度・高導電性チタン銅合金の開発原理

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23686104
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 千星 聡 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00364026)
• 連携研究者: 佐藤 成男 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (40509056)
• 研究期間 (年度): 2011-11-18 – 2014-03-31
• キーワード: 組織制御 / 銅合金 / 水素 / 相変態 / 時効析出 / 力学特性 / 電気伝導性 / 構造評価

研究概要

時効硬化型Cu-Ti合金の水素中時効による強度-導電性バランス向上の機構を理解し、更なる高性能化を検討した。溶体化Cu-Ti合金を水素中時効すると、従来法（真空中時効）と比べて強度特性を維持したまま導電性を著しく向上できる。高強度化は、従来法と同様に合金中に長さ数10 nmの微細Cu4Tiが析出することに起因する。高導電率化はCu4Tiと共にTiH2が析出したため母相中の残留固溶Ti量が効率よく低減したためである。本手法では時効温度、水素圧、時効前試料への予備加工が制御因子となる。得られた知見を総括して工程を最適化すれば、引張強度950MPa以上, 導電率25％以上の合金板材を作製できる。

研究成果

• [雑誌論文] Investigation of precipitation behavior in age-hardenable Cu-Ti alloys by an extraction-based approach (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Semboshi, M. Ishikuro, S. Sato, K. Wagatsuma, A. Iwase, and T. Takasugi
  • 雑誌名: Metallurgical and Materials Transactions A 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of dislocations on spinodal decomposition, precipitation, and age-hardening of Cu–Ti alloy (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Sato, A. Hasegawa, S. Semboshi, and K. Wagatsuma
  • 雑誌名: High Temperature Materials and Processes 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of high-strength and high-conductivity Cu-Ti alloy wire by aging in a hydrogen atmosphere (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Semboshi and T. Takasugi
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: Vol. 580 ページ: S397-400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extraction of precipitates from age-hardenable Cu-Ti alloy (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Semboshi, M. Ishikuro, S. Sato, K. Wagatsuma, and T. Takasugi
  • 雑誌名: Materials Characterization 巻: Vol.82 (8) ページ: 23-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] 抽出分離法を利用したCu-Ti合金中時効析出物の定量的評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 千星聡,石黒三岐雄,佐藤成男,我妻和明,高杉隆幸,高維林,菅原章
  • 雑誌名: 銅と銅合金 巻: Vo1. 52 ページ: 30-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of titanium hydride in dilute Cu-Ti alloy by aging in hydrogen atmosphere and its effects on electrical and mechanical properties (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Semboshi, S. Yamauchi, and H. Numakura
  • 雑誌名: Materials Transaction 巻: Vol. 54 ページ: 520-527
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水素中時効によるCu-Ti希薄合金中のチタン水素化物の生成とその電気的・力学的特性への影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 千星聡,山内智史,沼倉宏
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: Vol. 76 ページ: 496-503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thin hydroxyapatite coating on titanium fabricated by a chemical coating process using calcium-phosphate slurry (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Ohtsu, Y. Nakamura, S. Semboshi
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology 巻: Vol. 206 ページ: 2616-2621
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aging of Copper-Titanium dilute alloys in hydrogen atmosphere : Influence of prior-deformation on strength and electrical conductivity (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Semboshi, S. Orimo, H. Suda, W.L. Gao and A. Sigawara
  • 雑誌名: Materials Transaction 巻: Vol. 52 ページ: 2137-2142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of aging temperature on electrical conductivity and hardness of Cu-3 at.% Ti alloy aged in a hydrogen atmosphere (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Semboshi, T. Nishida, H. Numakura, T. Al-Kassaab and R. Kirchheim
  • 雑誌名: Metallurgical Materials Transaction A 巻: Vol. 42A ページ: 2136-2143
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aging of Cu-3 at.% Ti Alloys in Hydrogen Atmosphere : Influence of Hydrogen Pressure on Strength and Electrical Conductivity (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Semboshi, T. Nishida and H. Numakura
  • 雑誌名: Materials Transaction 巻: Vol. 52 ページ: 605-609
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水素中で時効したCu-4.2 at.% Ti合金の強度、導電性に及ぼす予ひずみの効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 千星聡,折茂慎一,須田久,鈴木基彦,高維林,菅原章
  • 雑誌名: 銅と銅合金 巻: Vo1. 50 ページ: 185-189
  • 査読あり
• [学会発表] プラズマ窒化によるCu-Ti希薄合金の表面改質 (2014)
  • 著者名/発表者名: 千星聡、岩瀬彰宏、大津直史、辻宣佳
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2014-03-23
• [学会発表] Evaluation of precipitates behavior in age-hardenable Cu-Ti alloys using extraction procedure (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Semboshi, M. Ishikuro, S. Sato, K. Wagatsuma, A. Iwase, W.L. Gao and A. Sugawara
  • 学会等名: THERMEC'2013 (International Conference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials)
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2013-12-05
  • 招待講演
• [学会発表] Cu-Ti-N合金の時効析出挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田潤、千星聡、岩瀬彰宏、高維林、菅原章
  • 学会等名: 日本銅学会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2013-11-17
• [学会発表] 時効析出型Cu-Ti合金における時効熱処理にともなうミクロ構造因子変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤成男、長谷川啓史、千星聡、我妻和明
  • 学会等名: 日本銅学会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2013-11-17
• [学会発表] Cu-Ti希薄合金における時効析出物の抽出分離による解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 千星聡、石黒三岐雄、佐藤成男、我妻和明、高杉隆幸
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Improvement of mechanical and electrical properties for age-hardenable Cu-Ti dilute alloys by hydrogenation process (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Semboshi and T. Takasugi
  • 学会等名: 2012 MRS fall meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2012-11-29
• [学会発表] Fabrication of high-strength and high-conductivity Cu-Ti alloy wire by aging in a hydrogen atmosphere (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Semboshi and T. Takasugi
  • 学会等名: MH2012 (International Symposium on Metal-Hydrogen Systems 2012)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2012-10-26
• [学会発表] 時効析出型Cu-Ti合金中析出物の抽出分離 (2012)
  • 著者名/発表者名: 千星聡、石黒三岐雄、佐藤成男、我妻和明、高杉隆幸
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] 線引加工-水素中時効したチタン銅合金線材の強度および導電性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 千星聡、折茂慎一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] Cu-Ti合金に生ずるスピノーダル分解と時効析出のX線散乱法を用いた解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 長谷川啓史、佐藤成男、高橋洋平、千星聡、我妻和明
  • 学会等名: 日本分析化学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Microstructure, strength and electrical conductivity of Cu-Ti alloys heavily cold-rolled and aged in a hydrogen atmosphere (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Semboshi, H. Numakura, H. Suda, W.L. Gao and A. Sugawara
  • 学会等名: THERMEC'2011 (International Conference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials)
  • 発表場所: Quebec, Canada
  • 年月日: 2011-08-01
  • 招待講演
• [備考] □メゾスコピック組織制御分野
  • URL: http://www.mesoscopic.imr.tohoku.ac.jp/
• [備考] □東北大学金属材料研究所関西センター
  • URL: http://www.kansaicenter.imr.tohoku.ac.jp/index.html
• [産業財産権] Cu-Ti系合金および製造方法 (2013)
  • 発明者名: 千星 聡
  • 権利者名: DOWAメタルテック
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2013-189885
  • 出願年月日: 2013-09-12
  • 外国