マグネドープと水素中時効を複合したチタン銅合金の不連続析出制御と伸線加工

采用掺镁和氢时效相结合的钛铜合金的不连续析出控制和拉丝

• 批准号: 22K04754
• 负责人: 齋藤 嘉一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04754/
• 关键词: Cu-Ti-Mg合金; 等温時効; 水素中時効; 不連続析出; TEM/SAD; STEM/EDS; 銅合金; 組織制御

本研究では、Cu-Ti合金の特性改質法として、微量のMg添加に加え、水素中時効を複合した組織制御を試みた．そこでCu-Ti-Mg三元系合金の水素中時効挙動を調査し、これと並行して電子顕微鏡法を駆使した組織・構造学的評価を行い、Mg無添加の場合や大気中時効の場合との比較から、複合制御法の有効性を評価した．得られた知見は以下の通りである．1.水素中時効の影響を大気中（真空中）のそれと比較すると、時効ピークに達するまでは、導電率とビッカース硬さのいずれも雰囲気ガスの違いによらずほぼ同水準値を維持して増加する．ピークを過ぎると、水素中時効の方が導電率の上昇率と硬さの減少率が目立つようになり、特にMg含有系においてその傾向は顕著化する．2.Cu-4Ti-2Mg合金に水素中時効を施すとβ’相による析出強化が発現するに加え、Cu-4Ti合金の場合以上にTiH2の生成が活性化する．つまり、Cu-Ti系に対するMg添加は、同合金に水素中時効を施した際のCu母相中のTi固溶量の低下を促し、導電率を向上させるうえで有効である．Cu-4Ti-2Mg合金（at.%）に対する水素中時効挙動について、初期段階の特徴はやはり2元系合金に対する大気中時効の場合と変わらなかったが、時効ピーク以降に大きな違いが現れ、導電率上昇と硬さ低下が顕著化した．特にPA時の組織学的特徴において特筆すべき点として、Cu母相内に多数の差し渡し数十nmのTiH2析出物の生成が確認されたことから、微量Mgの添加に当該析出の促進作用があるものと推測された．この現象は、Tiを含むFCC-Cu母相に対して、さらに一定量の原子サイズの異なる溶質原子（Mg）が置換固溶することで‘隙間’の多いFCC構造が構築され、このことが時効中の水素原子の体積拡散を促す要因となり、ひいてはTiH2の核生成・成長を早める結果をもたらしたと解釈された．

在这项研究中，我们尝试通过添加少量镁并在氢气中时效来控制结构，作为改变铜钛合金性能的方法。因此，我们研究了 Cu-Ti-Mg 三元合金在氢气中的时效行为，同时，我们使用电子显微镜进行了微观结构和结构评估，通过与传统方法的比较来评估复合控制方法的有效性。所得结果如下。 1、比较氢气中时效与空气（真空）中时效的影响，发现在达到时效峰值之前，无论大气气体的差异如何，电导率和维氏硬度都保持大致相同的水平。峰值之后，在氢气中时效时电导率的增加率和硬度的降低变得更加明显，并且这种趋势在含镁体系中尤其明显。 2.当Cu-4Ti-2Mg合金在氢中时效时，由于β'相而发生沉淀强化，并且TiH2的形成比Cu-4Ti合金的情况更加活跃。也就是说，在Cu-Ti体系中添加Mg，可以有效减少合金在氢气中时效时Cu基体中Ti固溶量，提高导电率。 Cu-4Ti-2Mg合金在氢气中的时效行为(at.%)，初始阶段特性与大气中二元合金相同，但时效峰值后出现较大差异，电导率增加硬度的增加和硬度的降低变得明显。特别值得关注的是PA过程中的显微组织特征，在Cu基体中确认了大量宽度为数十纳米的TiH2析出物的形成，表明少量Mg的添加具有促进析出的作用。假设有。发生这种现象的原因是，一定量的不同原子尺寸的溶质原子（Mg）被取代并溶解到含有Ti的FCC-Cu基体中，导致构建了具有许多“间隙”的FCC结构。老化过程中促进氢原子体积扩散的因素，进而导致 TiH2 更快的成核和生长。

项目成果

マグネシウム含有チタン銅の水素中時効挙動（口頭発表）

含镁钛铜在氢气中的老化行为（口头报告）

• 发表时间: 2022
• 作者: Kaichi Saito;Makio Suzuki;Yuichiro Hayasaka;Kana Takenaka;Satoshi Semboshi;Kaichi Saito;廣田航大，齋藤嘉一，千星聡
• 通讯作者: 廣田航大，齋藤嘉一，千星聡

Development of high-performance alpha-Mg-doped Cu-Ti alloys for electrical engineering applications

开发用于电气工程应用的高性能 α-Mg 掺杂 Cu-Ti 合金

• 发表时间: 2023
• 作者: Kaichi Saito;Makio Suzuki;Yuichiro Hayasaka;Kana Takenaka;Satoshi Semboshi;Kaichi Saito
• 通讯作者: Kaichi Saito

Effect of magnesium doping on discontinuous precipitation in age-hardenable copper-titanium alloys

镁掺杂对时效硬化铜钛合金不连续析出的影响

• 发表时间: 2022
• 期刊: Materials Characterization
• 影响因子: 4.7
• 作者: Kaichi Saito;Makio Suzuki;Yuichiro Hayasaka;Kana Takenaka;Satoshi Semboshi
• 通讯作者: Satoshi Semboshi