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

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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。