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。

在直到去年的Al-Cu二元合金，Duralumin等）进行了研究之后，今年对Cu-Ti合金进行了研究。 Cu-Ti合金用于多种电子设备，因为它们通过在高温下通过热处理提供了出色的强度和电导率。在这项研究中，用纯铜和纯钛在Ar气体中辐射具有同质组成的Cu-4AT。％Ti合金，高频溶解，然后滚动，然后处理到溶液中以获得同质成分，使用在200°C下的2 MEV的电子束，在200°C下的电子束（均应低于450°C的依赖），并使用该量较低。确定辐照。此外，还进行了使用同步加速器辐射的EXAF测量，以查看由于照射引起的Ti原子周围原子排列的变化。所获得的结果如下：当用电子束辐射1.2E18/cm2时，电导率达到了纯铜的11％，而Vickers的硬度则增加到约155。在相似温度下的热衰变，即使在同一时间时期处理，电导率或硬度的变化也很小，表明电子束的变化很小，高低的质量降低了。当使用电子显微镜观察辐照样品时，观察到少量的Ti沉淀物。这被认为是由于电子束照射引起的辐射增强扩散。 Ti原子的沉淀降低了CU基质中的Ti浓度，从而提高了电导率并防止了由于Ti沉淀而导致的脱位运动，这被认为增加了硬度。上述实验是通过真空中的辐照进行的，但是为了进行更实际的发展，在大气中也尝试了一种简单的照射方法。为了比较和考虑上述稀释合金的结果，还针对含有ZR和Ni作为主要成分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