ギガパスカル・オーダー超高強度アルミニウム複合線材の開発

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我々のこれまでの研究により、1GPaを超える超高強度を有するアルミニウム(Al-20%Nb)線材が得られた。しかし、これを実用化までつなげてゆくには、いくつか検討すべき項目がある。これは、A:「量産が可能かどうか。」、B:「Nbに替わるより安価な材料はないか。」、C:「電線としての数百℃程度の使用温度で、界面反応により劣化することはないか?」、D:「電気伝導率,延性・靭性、衝撃特性は充分か。」といった4つの問題に集約される。これらを同時に検討し、ミクロ組織との関連で整理してそれらのメカニズムを理解し、実用化の目途をつけることが本研究の内容である。特にAについては、近年バルクの強加工プロセスとして注目されているECAE法を、粉末をダイレクトかつ連続的に固化する手法として適用し、長尺線材の連続生産の可能性を研究した。従来のアルミニウム合金のミクロ組織は非常にシンプルであり、超強加工を施しても劇的な物性の改善は得られなかった。そこに着目し、強制的に軟質な金属フィラメントを配列させた層状組織を導入して顕著な物性の改善を達成した。現在、同種の材料には、鉄鋼材料の超微細組織材、超電導パルスマグネット用Cu基in-situ複合材等があり、それぞれ大プロジェクトが組織されて集中的に研究されている。本研究は、アルミニウムという別の母相を有する材料をとり上げ、FCCとBCC金属の組合せにより平面歪変形が生じることを利用して層状超微細組織材のミクロ組織と物性の関係を究明したもので、近年同種の材料について得られつつある各種知見との類似性、相異点を明らかにした。アルミニウムを母材とすると、これと組合せるBCC金属として、Nbより安価なFe、Cr等も候補に考えられるので、これらについて検討を行ったことは、実用上も極めて意義深い。