環境調和型銅合金における異種元素別クラスタリングの評価と制御

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17310041
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 鈴木 茂 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40143028)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 浩幸 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (50250824)
• Keywords: 銅合金 / 時効析出 / 析出物 / X線構造解析 / 環境調和

Research Abstract

Cu-Be合金は高強度と高導電性をもつ高性能合金として用いられているが、環境の点から毒性のBeを含まず高強度と導電性をもつ新しい銅合金の開発が急務となっている。申請者らは予備実験において、特別な処理を行ったCu-Ni-Si基の合金系でCu-Be合金の強度と導電性に匹敵する特性が得られることを示してきた。そこで本研究では、環境調和型の銅合金の創製に向けて、高純度Cu-Ni-Si-X基の合金について系統的な熱処理や加工による電気伝導度や力学特性の変化を明らかにし、それらの特性の発現機構をX線小角散乱法等により明らかにすることを目的とした。本年度は、これらの環境調和型銅合金を、水素プラズマアーク溶解装置により超高純度の銅などをもとに作製した。この溶解法は高純度合金の溶製法として確立してきた方法であり、溶製した高純度合金の成分は精度良く分析した。また、溶製したボタン状合金は、導電率測定や硬度測定用の板状試料に加工した。これらの合金における添加元素の複雑なクラスタリング挙動を明らかにするために、時効装置と加工装置により新合金の処理状態を制御した。これらの合金の時効に伴う導電率と硬度の特性の変化を明らかにするために、新規導入した小角X線散乱装置により添加元素のクラスタリング状態を調べた。これらの測定結果から、合金中での密度揺らぎに関する情報(平均的なクラスタリングサイズ)に関する情報を得ることができた。これらの結果から、導電率は時効処理とともに向上するが、強度はnmレベルの析出物形成で最大となることを明らかにした。