荷電粒子ビームを用いた金属合金中のナノ構造体生成と強度、電気伝導度制御

使用带电粒子束在金属合金中生成纳米结构以及强度和电导率控制

基本信息

批准号：
20K12482
负责人：
岩瀬彰宏
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022)Osaka Prefecture University (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度までのAl合金（Al-Cu２元合金、ジュラルミンなど）における研究に引き続き、当該年度は、Cu-Ti合金における研究を実施した。Cu-Ti合金は、高温での熱処理により、優れた強度、電気伝導度をしめすことから、種々の電子デバイスに用いられる。本研究では、純銅、純チタンをArガス中で高周波溶解し、圧延したのち溶体化処理して均質組成としたCu-4at.%Ti合金を、2MeVの電子ビームで、従来の熱処理で用いられる温度（４５０℃程度）よりもはるかに低い２００℃で照射し、ビッカース硬度と電気伝導度の電子線照射量依存性を求めた。また、Ti原子周辺の原子配列の照射による変化を見るため、放射光を用いたEXAFS測定も実施した。得られた結果は次の通りである。電子線を1.2e18/cm2照射したときの電気伝導度は、純銅の１１％に達し、ビッカース硬度は１５５程度に増加した。同程度の温度での熱時効では、同じ時間におけるプロセシングでも、電気伝導度、硬度ともほとんど変化せず、低温における電子線照射の優位性が示された。照射試料を電子顕微鏡を用いて観察したところ、微少なＴｉ析出物が観測された。これは、電子線照射による照射促進拡散によるものと考えられる。Ｔｉ原子の析出によりＣｕマトリックス中のＴｉ濃度が減少したことで、電気伝導度が増加し、また、Ｔｉ析出物により転位の運動が妨げられたため、硬度が増加したものと考えられる。以上の実験は、真空中での照射で実施したものであるが、より実用展開を目指すため、大気中における簡便な照射法も併せて試みた。以上の稀薄合金の結果と比較・考察するため、ZrやNiを主成分とする高濃度合金についても、イオン照射実験と硬度測定を実施した。

继去年对铝合金（Al-Cu二元合金、硬铝等）进行研究之后，今年我们又对Cu-Ti合金进行了研究。铜钛合金用于各种电子设备，因为它们在高温热处理时表现出优异的强度和导电性。本研究将纯铜和纯钛在Ar气中高频熔化，轧制，然后固溶处理，得到均质的Cu-4at.%Ti合金，辐照温度远低于200℃。测定温度(约450℃)、维氏硬度和电导率的电子束照射剂量依赖性。我们还使用同步加速器辐射进行了 EXAFS 测量，以观察辐照引起的 Ti 原子周围原子排列的变化。得到的结果如下。当用1.2e18/cm2的电子束照射时，导电率达到纯铜的11%，维氏硬度增加到155左右。在相似温度下的热老化中，即使处理相同时间，电导率或硬度也几乎没有变化，这证明了低温下电子束辐照的优越性。用电子显微镜观察照射后的样品，结果观察到微小的Ti析出物。这被认为是由于电子束照射引起的照射增强扩散所致。据认为，由于Ti原子的析出，Cu基体中的Ti浓度降低，因此电导率增加，并且由于Ti析出物阻碍位错的移动，因此硬度增加。上述实验是在真空中进行辐照，但为了更实际的应用，我们还尝试了一种简单的大气中辐照方法。为了与上述稀释合金的结果进行比较和讨论，还对主要成分为Zr和Ni的高浓度合金进行了离子辐照实验和硬度测量。

项目成果

期刊论文数量（24）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

EXAFS study on Cu nano-clusters produced by energetic heavy ion irradiation in AlCu binary alloys

AlCu二元合金中高能重离子辐照产生的Cu纳米团簇的EXAFS研究

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
Photon Factory Activity Report 2020
影响因子：
0
作者：
Akihiro Iwase;Fuminobu Hori
通讯作者：
Fuminobu Hori

イオン加速器を用いた材料改質・材料分析研究

使用离子加速器进行材料改性和材料分析研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
坂口佳史;馬場祐治;阿部仁;丹羽尉博;野口慎平;岩瀬彰宏
通讯作者：
岩瀬彰宏

Modifications of Metallic and Inorganic Materials by Using Ion/Electron Beams

使用离子/电子束对金属和无机材料进行改性

DOI：
10.3390/qubs6010001
发表时间：
2021
期刊：
Quantum Beam Science
影响因子：
1.4
作者：
Higemoto Wataru;Yokoyama Makoto;Ito Takashi U.;Suzuki Taiga;Raymond Stephane;Yanase Youichi;Akihiro Iwase
通讯作者：
Akihiro Iwase

Amorphization of Intermetallic Compounds by Energetic Heavy Ion Irradiation

高能重离子辐照金属间化合物的非晶化