2021 Fiscal Year Annual Research Report
導電性と強度が飛躍的に高いナノファイバー過時効組織を持つ耐疲労性銅合金の創生
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18H01340
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
後藤 真宏 大分大学, 理工学部, 教授 (30170468)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
薬師寺 輝敏 大分工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90210228)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 銅合金 / 不連続析出 / 疲労 / 組織 / 強変形加工 / 微細化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，銅合金の「強度と導電性」の二律相反関係を打ち破るため，導電性は高いが利用されていない不連続析出相（過時効組織）を強変形加工によりナノファイバー組織に改変し，二律相反関係を打ち破ること，強変形加工により生じる微細粒組織に注目して耐疲労特性の向上を図ることを目的とする．そのため，① 通常時効組織，② 過時効組織（不連続析出相），③ ナノファイバー過時効組織および各種銅材の超微細粒組織，それぞれに関する研究を行った．令和3年度に得た成果を項目ごとに示す．
①疲労き裂発生起点は粒界付近のPFZにあり，PFZが時効過程中に生成することから，時効を行わないようにした．しかし，時効しないとNi2Siが析出しない．そこで，溶体化処理の冷却速度を遅くし，冷却中にNi2Siを析出させることを試みた．具体的には冷却を水冷から空冷に変えた．この方法で作成した材料と時効材を比べると，引張強さは低下したが，疲労強度は向上した．
②不連続析出材の表面の連続観察を行い，主き裂の発生場所が粒内ではなく旧結晶粒界であることを特定した．通常時効材料で見られた粒界に沿ったPFZは存在しなかった．通常時効材と過時効材のき裂発生場所は共に粒界であり，不連続組織材の静的強度が低下するにも関わらず疲労強度が低下しない原因は，不連続析出物の生成中にPFZが消滅するためである．
③不連続析出材に80％の圧延を施しNi2Si析出物をナノファイバー化した材料の疲労特性を検討した結果，引張強さは圧延前の1.5倍に，通常時効材の1.05倍に増加した．また，疲労強度は圧延前の1.5倍，通常時効材の1.5倍であった．一方，強変形超微細粒銅材の主き裂発生場所は，強変形中に生成した幅1ミクロン，長さ数ミクロンの領域をもつ欠陥と動的再結晶粒のすべり面であった．また，強変形加工による超微細粒銅の特有の疲労損傷域の形成機構を明らかにした．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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