巨大ひずみ加工とマルテンサイト変態で組織制御した高強度・高導電性Al線材の開発

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アルミニウム（Al）は軽量かつ導電性に優れ、カルシウム（Ca）添加によりさらなる軽量化を図ることができる。通常CaはAl中にわずか0.002%しか固溶しないものの、本研究では、高圧ねじり（HPT）加工法を用いた巨大ひずみ導入によりCa固溶量を増大させて新たに時効特性を付与させることを目指す。本研究では亜共晶の1%Ca, 3%Ca および共晶組成の7.6%Ca材においてHPT加工を施した。100回転後の硬さは、199HV(1%Ca)、272HV(3%Ca)および228HV(7.6%Ca)となり、3%Ca添加で最大硬さが得られた。なお、7.6%Ca材は6 GPaの高圧下で加工を施しても試料脆化が見られた。TEM観察によると、Ca添加量によらず導入ひずみの増加とともに結晶粒の微細化を確認し、100回転後に、1%Ca材では90 nm、3%Ca材では15 nmの超微細粒となった。SEM観察およびXRD分析結果から、特に、100回転後にAl4Ca相の存在量が大幅に減少し1％Ca材では0.3%、3％Ca材では最大2.6%のCaを固溶できることが示唆された。そこで100℃で時効処理を行ったところ、それぞれ硬さが最大24 HVおよび23 HV向上することを確認し、新たに時効硬化特性を付与することができた。また130℃で時効を行った際にも時効硬化を確認しており、100℃時効材との挙動の違いについては析出物の構造の違いから検討していく必要がある。