Basic research to develop fiber-reinforced double-phase alloys with lightweight and high-electrical conductivity

开发轻质高导电纤维增强双相合金的基础研究

基本信息

批准号：
22H01825
负责人：
千星聡
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

カーボンニュートラル社会の実現に向けて，自動車などに搭載される電線（ワイヤーハーネス）用素材の軽量化が求められている．これに呼応して，CuやAlを基軸にした導電材料では強度と導電性が高いレベルで両立した材料の出現が切望されている．電線などの強加工材では「ファイバー強化」の利用が有効になる。つまり，① 母相に固溶しにくい元素を比較的多量に添加し，共晶，共析，析出などの二相分離型相変態によってin-situで複相組織を作製する，② in-situ複相材を強加工することにより，第二相がファイバー状に均一分散した複相材にする，の2つの基本工程によって加工硬化，結晶粒微細化による強化，分散強化，複合強化などの複数の効果を重畳できる．これに加えて，母相の組成や第二相の体積分率を調整すれば，導電率も広域で制御可能である．これまで申請者らはCu-Ti合金やCu-Ni-Si合金に対して，過時効処理での析出反応と強伸線加工とを組み合わせることによりファイバー強化型線材を試作し，実用Cu合金において最高レベルの強度－導電性バランスを示すことを実証した．本研究では，これまでに申請者が獲得したファイバー強化型Cu合金線材の開発指針を深化させること，およびCu合金線材で培った知見をAl合金系線材の開発にも展開可能であることを実証・検証し，これによって，軽量高導電性ファイバー強化型複相材料の創製のための基盤学理を構築することを目的とする．そのために，1) 加工性と導電性を備えたIn-situ複相材作製のための組織制御法の確立，2) 強加工による効率的なファイバー強化発現のための要素課題解決に取り組む．これらを包括して，材料創製－組織変化－高機能化の一連を支配する因子を明確化し，軽量高導電性合金群の創製に資する加工熱プロセスの基盤学理を開拓する．

为了实现一个中立的社会，有必要减少用于汽车和其他车辆中电线（电线线束）的材料的重量。为此，基于Cu和Al的材料的出现已期待已久的出现。 “纤维增强”的使用对于诸如电线之类的强加工材料有效。换句话说，两个基本步骤：1）添加相对较大的元素，这些元素难以溶解在矩阵中，并通过两相分离阶段转换（例如共晶，共晶和降水量）在原位创建多相结构； 2）通过强烈处理原位多相材料，第二阶段以纤维状形式均匀分散，以及多种效果，例如工作硬化，通过晶粒细化，加强分散性加强和复合材料加强。另外，通过调整矩阵的组成和第二阶段的体积分数，电导率也可以在较大面积上进行控制。到目前为止，申请人通过将降水反应与较强的电线绘制处理过程结合在一起，为Cu-TI合金和Cu-Ni-Si合金生产了纤维增强的电线，表明它们表现出实用CU合金中最高水平的强度传导性平衡。这项研究旨在加深申请人到目前为止已收购的纤维增强CU合金电线的准则，并证明并验证在Cu合金线上获得的知识可以扩展以开发AL合金线，从而开发AL合金电线，从而为创建高功能，高度有效的，具有高度的，具有强度的，具有强度的，具有高度的，具有强度的，具有强度的，具有强度的，具有高度的，具有高度的，纤维纤维的多态材料的理论。为此，我们将工作至1）建立一种具有可加工性和电导率的原位多相材料的结构控制方法，以及2）解决可以有效使用的因素，以通过强加工来增强纤维。这些将被澄清，以阐明管理一系列材料创建，结构变化和功能改进的因素，并开发加热过程的基本理论，这些理论有助于创建轻质，高电导的合金。