電解溶出法による金属系超軽量ナノポーラスマテリアルの創製

电解洗脱法制备超轻金属纳米多孔材料

基本信息

批准号：
20656119
负责人：
山崎徹
金额：
$ 2.3万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究で取り扱うNi-Wナノ結晶電析合金は、Ni含有量を増加させると、4000GPaに迫る超高引張強度を示しつつ、加工硬化を伴う塑性変形の発現を確認した。W含有量が20at.%以上になると、ほぼ全面にアモルファス構造を示すが、Ni含有量の増加とともに、サブミクロンレベルの粒組織が見られるようになり、その界面部分は、厚さ20～30nm程度のNiが高濃度に偏析したナノ界面組織の形成が見られ、そのサブミクロン粒子内部は、数ナノメータサイズのナノ結晶粒子の集合体構造となるメゾスケールの網目状偏析構造が形成される。これらメゾスケール構造を有する電析Ni-17at.%W合金試料で引張試験片を作製し、その試験片を1規定の希硫酸エッチング液に140時間浸漬してエッチング処理を行い、レーザー顕微鏡により表面状態を観察することによりナノボイド生成の有無を確認した後、引張試験を実施した。Ni-W電析の表面平滑状態は、銅基板上の下地として行う銅電析の厚さによって影響を受けるため、その標準的な厚さ以外、薄くした場合と厚くした場合についても試料を作製し評価した。希硫酸液によるエッチングにより、電析時の表面平滑性の高いNi-W合金ほど、均一な分布のナノボイドの形成が容易であった。数十から数百nm程度のボイドが生成されたと判断された試料について引張破断強度を測定したところ、ボイド形成による破断強度の低下は認められなかった。以上のことから、Ni-rich領域のメゾスケールの網目状偏析構造を意図的に残留させ、サブミクロン粒子内部をナノポーラス化することにより、超軽量、高強度、高延性材料の実現が可能であると考えられ、ナノポーラス構造を有する超軽量合金の開発が可能であると考えられた。

当Ni含量增加时，Ni-W纳米晶体沉积的合金表现出接近4000 GPA的超高拉伸强度，我们证实表现出伴随着工作硬化的塑性变形。当W含量达到20％或更高时，几乎完全显示了无定形结构，但是随着NI含量的增加，观察到亚微米级的谷物结构，并且纳米接口结构的形成约为20至30 nm，并且观察到了大约20 nm厚的厚度，并且在小粒子内部的ni粒子内部ni网络隔离结构是一个启示的结构。纳米大小。 Tensile test specimens were prepared using these electro-deposited Ni-17at.%W alloy samples with mesoscale structures, and the specimens were immersed in a 1-N dilute sulfuric acid etching solution for 140 hours to perform etching treatment, and the surface condition was observed using a laser microscope to confirm the presence or absence of nanovoids, and then a tensile test was carried out. Ni-W电沉积的光滑表面状态受铜底物上的铜电沉积厚度的影响，因此，除了标准厚度以外，还制备样品并评估较薄和较厚的厚度。通过用稀硫酸溶液蚀刻，Ni-W合金在电沉积过程中的表面光滑度越高，形成具有均匀分布的纳米接受者的越容易。当测量确定产生大约数十至数百nm的空隙的样品的拉伸强度时，观察到因空隙形成而导致的断裂强度降低。从上面可以看出，通过有意保持富含Ni的区域的中尺度网络隔离结构并使子微米颗粒成为纳米孔，可以意识到超轻质强度，高强度和高度延性的材料，并具有具有Nananoporoltorol结构的超轻质合金。