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金属与技术株式会社近期成功地开发了新型铝铜合金材料,通过添加碳元素,显著提高了机械强度。该项研究由金属与技术株式会社和白金株式会社联合开发,并成功地实现了在此前被认为非常困难的合金中加入碳粒子并实现其均匀分散。该新材料的制造为行业带来了重大的技术进步。

行业新闻 2024-07-02

在这种新材料中,我们已经确认了结晶组织的精细化,这意味着我们可以预期机械强度将有一个迅猛的发展。目前,这两家公司已一同提交专利申请,申请的是“添加碳元素的铝铜合金”的相关专利。我们将致力于研究和开发市场引进“碳元素添加的铝铜合金材料”。另外,该研究项目被选中作为日本政府和中小企业厅公开征集的"2015年战略基础技术高度化支援项目"。Smart News Releases(智能新闻稿)是一个多媒体平台。请到以下链接处查阅完整的新闻稿:

http://www.businesswire.com/news/home/20160418006778/zh-CN/

【“添加碳元素铝铜合金材料”开发背景】

我们致力于通过结晶组织的精细化来提高机械强度

    根据哈尔-佩奇法则,一般情况下,合金的结晶粒变小,金属材料的强度会和结晶粒直径的1/2次方成反比上升。近年来,非铁金属领域特别流行一种研究方法,即通过结晶组织的精细化来提高机械强度,铝合金等材料也在研究范畴内。在金属生产领域,向非铁金属中添加碳元素一直是一项非常具有困难的挑战。白金株式会社凭借着三十多年的金属提炼经验,成功地在“无铅焊接合金”和“纯铜”中实现了碳元素的添加。由此产生的效果是使晶体的组织结构更加精细化,从而实现了提高机械强度的设想,并且为这一设想取得了专利。这些研究项目是在筑波大学进行的产学合作项目,得到了日本政府文部科学省下属的“科学技术振兴机构”提供的专利申请费用补助。我们公司致力于研究向非铁金属中添加碳元素技术,目标是与白金株式会社共同开发。我们已经成功将碳粒子均匀分散地添加到铝铜合金材料中,实现了结晶组织精细化,为提高实用材料的机械强度打开了新的道路。「含碳铝铜合金」的特点是使用扫描电子显微镜(SEM)观察Al-5wt.%Cu以及Al-5wt.%Cu+0.3wt.%C合金的结晶组织。为了研究未添加碳元素的Al-5wt.%Cu合金和已添加碳元素的Al-5wt.%Cu+0.3wt.%C合金的晶体结构差异,我们利用电子探针微区分析仪(EPMA)进行了观察。图1(a)显示的是未添加碳元素的Al-5wt.%Cu合金试样的照片,而图1(b)展示的则是添加了碳元素的Al-5wt.%Cu+0.3wt.%C合金试样的照片。对比这两张照片,我们可以发现在第二张照片(b)中,共晶相的薄白色区域增加了,这表明组织更加精细化。铝铜合金已经通过添加碳元素改善了其晶体结构和组织。上图(b)展示了Al-5wt.%Cu+0.3wt.%C合金试验材料中添加的碳元素在各个元素上的分布情况,该结果是通过X射线微区分析仪(XMA)得出的。图2(a)、(b)、(c)展示的是表示铜(Cu)、铝(Al)、碳(C)元素位置和存在量的彩色映射图。根据图2(c),我们可以看到碳在整个组织中均匀分布,因此可以推测碳可以限制合金晶体的生长,从而导致晶体结构的细化。请参考以下网址,其中包含其他掺杂碳元素的铝铜合金的电子显微镜照片。
  • http://metal-techno.jp/chinese/alloys/

碳元素的添加提高了铝铜合金的机械强度。为了研究添加碳元素对铝铜合金机械强度的影响,我们使用了拉伸实验机来测定其拉伸应力。已经证实,添加碳元素的铝铜合金的拉伸强度较未添加碳元素的合金更高。根据不同的碳元素添加量和热处理温度条件,这种合金的拉伸强度可以达到2倍以上的数值。这表明添加碳元素的铝铜合金有望成为实际应用的材料,并供应到市场上。已添加碳元素的铝铜合金设想的使用范围是基于社会对节约能源、资源、环境和谐性等的需求,因此轻量化和高强度化的金属材料成为当务之急。此外,汽车、铁道车辆以及其他运输机械领域正在进行结构材料高强度化和轻量化试验。我们的公司致力于利用新开发的"添加碳元素的铝铜合金材料",将其高强度和高伸展性的特点应用于汽车、铁道车辆和船舶结构材料,以实现轻量化和增强强度的目标。目前,日本正计划与该国著名铝加工行业展开合作,共同研究其产品的市场化。进一步说,我们打算未来寻找国外的铝业相关企业,与其合作,以加速研发新产品并实现产业化。金属与技术株式会社相关信息:\n1. 商号:金属与技术株式会社\n2. 代表人:伊藤修一\n代表董事:伊地知基义(白金株式会社代表)\n董事技术顾问:大岛建一(筑波大学名誉教授)\n3. 地址:枥木县那须乌山市中央1丁目5-32\n东京办事处东京都新宿区西新宿7-5-9\nFAST REAL TOWER新宿301\n成立:\n2009年7月\nURL:\nhttp://metal-techno.jp/chinese/\n◆关于白金株式会社\n1. 商号:\n白金株式会社\n2. 代表人:\n代表董事总经理 伊地知 基义\n3. 地址:\n枥木县那须乌山市中央1丁目5-32\n4. 成立:\n1985年12月\n在 businesswire.com 上查看源版本新闻稿: http://www.businesswire.com/news/home/20160418006778/zh-CN/\nCONTACT:\n[本次新闻发布相关咨询窗口]\n金属与技术株式会社\n负责人 : 杨怡霖(Yang Yilin )\n电话号码 +81-287-83-8689\ninfo@metal-techno.jp\n图2 已添加碳元素的Al-5wt.%Cu+0.3wt.%C合金的彩色映射图像。 (a) 铜 (Cu), (b) 铝 (Al), (c) 碳 (C)(照片来源:美国商业资讯)

图1:合金组织经碳元素添加前后的对比照片。铜(Cu),铝(Al),碳(C)(来源:美国商业资讯)

图1 显示了添加碳元素前后的合金组织对比照片。可以看出,添加碳后,薄白色区域增加,合金组织变得更细致。从左至右:(a)含5wt%铜的无碳Al合金(b)含5wt.%铜+0.3wt.%碳(含碳元素)(图片:美国商业资讯)\n我公司代表伊藤(左)和筑波大学大岛名誉教授(右)(我公司董事)在筑波大学合影(图片:美国商业资讯)\n企业公告\n产品服务


金属与技术株式会社近期成功地开发了新型铝铜合金材料,通过添加碳元素,显著提高了机械强度。该项研究由金属与技术株式会社和白金株式会社联合开发,并成功地实现了在此前被认为非常困难的合金中加入碳粒子并实现其均匀分散。该新材料的制造为行业带来了重大的技术进步。

说明: http://cts.businesswire.com/ct/CT?id=bwnews&sty=20160418006778r1&sid=18029&distro=ftp





图2 已添加碳元素的Al-5wt.%Cu+0.3wt.%C合金的彩色映射图像。(从左至右)(a)铜(Cu), (b)铝(Al), (c)碳(C) (照片:美国商业资讯)

图1 碳元素添加前后的合金组织对比照片。可以观察到碳元素添加后,薄白色区域增加,组织精细化。(从左至右)(a)Al-5wt.%Cu(无碳元素), (b)Al-5wt.%Cu+0.3wt.%C(有碳元素) (照片:美国商业资讯)

我公司代表伊藤(左)和筑波大学大岛名誉教授(右)(我公司董事)在筑波大学拍摄 (照片:美国商业资讯)