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溶融銅(LCu)は固体金属の表面でよく濡れ拡がります．これはLCuの表面が比較的酸化されにくく，粘度が低い，表面張力が低いことに起因しています．銅は電気伝導性に優れ，その酸化物Cu2Oも電気抵抗はそれほど高くありません．しかしCu-X合金に酸素OをCuOの形で入れるとCuOは還元され，より電気抵抗の高いXの酸化物（Oxide）を優先的に形成します．したがって，LCuの表面に高抵抗の酸化物膜ができるならば，凝固したCuと下地金属との間で絶縁的なバリア効果が期待できます．私たちは熱力学計算によってLCu中で安定となるOxideを探索し，それを形成するのに適切な酸素分圧を求めています．

焼入れ性の優れた鉄鋼材料を積層造形すると凝固直後のマルテンサイト組織となり，上の層が積層されるたび累積的に熱影響を受けて硬さが低下します．この累積加熱を実験的に再現して見ると，硬さが不連続に変化しました．

累積加熱を実験的に再現して，工具鋼の硬さ変化とミクロ組織の関係を詳しく研究しています．成分によってナノ炭化物を生じ，優れた軟化抵抗を発揮することが分かってきました．しかしこのナノ炭化物の正体が不明です．そこで熱力学計算を駆使し，マルテンサイトからの急加熱で大きな析出駆動力を持つ炭化物を予想しました．現在，炭化物を電解抽出して結晶構造の特定を急いでいます．
→ 熱処理国際会議でポスタ発表しました

東北大学金属材料研究所＆名古屋工業大学と共同研究中

レーザ積層造形技術は実用的なCr-V鋼にも適用が期待されています．しかし，積層する溶融金属の熱によって，造形体はγ域からα域まで累積的な熱影響を受けます．これまで模擬的なCr-V鋼の累積加熱において，γ+α域加熱を経由して700℃まで繰返し加熱されるとナノサイズの炭化物が析出し，通常の焼入れ700℃焼戻しの硬さよりも高い硬さを有することが分かりました．これはγ+α域で部分的に逆変態したγが，その後の冷却で複雑な析出母相に変態するためと考察されますが，詳細は明らかになっていません．そこで本研究ではCr-V鋼のγ+α域加熱における逆変態・再変態挙動を測定し，700℃析出組織との対応をとろうと日夜頑張っています．

Ag中にSnO2粒子を合成し，基板にレーザ接合する

電気部品の小型・多様化に対応して，微小部の加熱溶融に適したレーザ加工技術の応用が進んでいる．マイクロスイッチなど電気接点では，接点材である酸化物分散Ag合金（ODS-Ag）をCuまたはCu合金基板に接合する必要がある．ODS-Agの酸化物は直径0.5μm程度のSnO2粒子であり，予め内部酸化によりAgマトリックス中にほぼ均一に形成されている．本研究では，ODS-Agの組織制御と基板へのレーザ接合を目指し，Ag＋Sn混合物からのSnO2形成機構，ならびにレーザ加熱溶融による酸化物の形態変化を調査した．また基板種類により接合性に差が見られたため，各接合界面のミクロ組織解析を行い，電気抵抗への影響を考察した．

高抵抗部を溶融造形した複合抵抗材では合成抵抗則が成り立つか?

Cu合金は添加元素によって機械的特性や電気特性が変化します．一般に電気抵抗は純銅よりも増加しますが，代わりに特殊な機能を持つCu合金やAg合金などを純銅と組み合わせて，シャント抵抗や接点材（スイッチ）が造られます．この時の接合はろう付けや溶接になり，専用の装置が必要になります．レーザや電子ビームなどを用い，純銅を基板として必要な機能部分を直接造形することができれば，もっと自由に抵抗部品や接点部品を設計でき，汎用加工機で少量多品種生産が可能になるでしょう．
今回，厚さ4mmのCu板の間にΦ1.2mmのコンスタンタン線CN49を供給しながら，高抵抗部を造形しました．ワイヤ方式では，Cu/Cu-Ni界面でのNi拡散を約130μm程度に抑えることができました．この結果，測定された抵抗値は合成抵抗則にほぼ一致し，抵抗温度係数（25～50℃）もほぼゼロでした．しかしやや大きめの抵抗となっており，造形方向に対して電気抵抗に異方性があるかも知れません．