成果報告書詳細
管理番号20120000000505
タイトル平成19年度~平成23年度成果報告書 高機能複合化金属ガラスを用いた革新的部材技術開発
公開日2012/6/8
報告書年度2007 - 2011
委託先名財団法人素形材センター
プロジェクト番号P07007
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約本プロジェクトは、科学技術基本計画に基づき経済産業省の定める最重点4分野のひとつであるナノテクノロジー・材料分野に対する優先的研究開発資源の配分に対応した「ナノテク・部材イノベーションプログラム」の中で、高機能複合化金属ガラスに焦点をあてた。複合化金属ガラスという革新的ナノテクノロジーを活用して川上産業と川下産業の連携、異業種・異分野の連携で行うキーデバイスシーズ開発を実施することで、ステージゲート方式による絞り込みを前提に先導的研究開発を実施した。このステージで確立した技術シーズを活用し、引き続いて革新的部材実用化研究開発を開始させ、我国産業の競争力の強化を図ることを目的としている。金属ガラス単相合金の高強度、低ヤング率、高耐食性、軟磁気特性といった優れた特性に加えて、「高機能」をキーワードとして塑性加工性、硬磁性、および高電気伝導性を付与した複合化金属ガラスの工業的適用を検討し、新たな部材産業創出を試みた。金属ガラス母相中に第二相として微結晶や微粒子または微小空隙等を分散させた複合化金属ガラスの合金創製と特性制御により得られる優れた特性を最大限活かし、硬磁性・ナノ構造部材、高強度・超々精密部材、高強度・高導電性部材の製品試作を世界に先駆けて実施した。この結果、複合化金属ガラスによる硬磁性・ナノ構造部材技術では、金属ガラスのナノ転写性を活用して直径10nmのナノホールアレイを創製し、これを用いて硬磁性材料と複合化した次世代磁気記録媒体の成立性を実証した。複合化金属ガラスによる高強度・超々精密部材技術では、直径0.3mm以下の超々精密ギヤを寸法精度±1μmで創製できるプロセスを開発し、これを組み込んだ直径0.9mmギヤヘッドの構築に成功した。複合化金属ガラスによる高強度・高導電性部材技術では、市販のCu?Be合金の強度・導電性・曲げ加工性を上回るCu基非平衡結晶合金および超高強度と高導電性を兼備したFe基金属ガラス複合化クラッド材を新たに開発し、これらを用いて量産金型によるコネクタ試作を実施した。これらの開発成果は、事業化・実用化を念頭においた次のステップで進展するであろう。
英文要約The present project is focused on highly-functioned glassy alloy (GA) composites, corresponding to prioritized support of R&D resources for the field of nanotechnology and materials, under a "nanotech/materials and components innovation program" which is as one of the four priority science and technology fields established by Ministry of Economy, Trade and Industry based on the "Science and Technology Basic Plan". Using an innovative nanotechnology of GA composites, preliminary research (stage-1) for seeds technology of key-devices was performed by vertical integration of up and down stream-industries or cross-industry and cross-field ollaboration, on the premise of narrowing down by Stage Gate Process. By utilization of seeds technology developed in the stage-1, followed by practical R&D for innovative components (stage-2) was stared for strengthen competitive strength of Japanese industries. By adding plasticity, hard-magnetism or electrical conductivity, as well as excellent properties of monolithic glassy alloy such as ultrahigh strength, low Young's modulus, superior corrosion resistance or good soft-magnetic properties, GA composites with a criterion key ward of "highly functional" were developed for creation of novel components industries. Making use of superior properties of GA composites obtained by optimized alloy design and property control due to dispersion of secondary phase such as crystallites, fine particles or micro-pores in the glassy alloy matrix, prototype products of nano-structured components with a hard magnetism, super-precision components with a high strength and high strength and good conductivity components were initiatively produced in the world. Consequently, in the developments of the nano-structured GA composites components with a hard magnetism、nano-hole-array with a hole diameter of about 10 nm was prepared using the nano-imprint-ability of GAs. By combination of nano- patterned GA and hard magnetic material, next generation data recording media for hard disk drive was constructed and its feasibility was confirmed. In the developments of super-precision GA composites with a high strength, production process for super-precise gear with a diameter of less than 3 mm and tolerance of less than +/- 1 micrometer was established. In addition, gear-head with a diameter of 0.9 mm was successfully constructed. In the developments of high strength and good conductivity GA composites, non-equilibrium Cu-based alloys with superior strength, conductivity and bending deformability than those for commercial Cu-Be alloys or Fe-based GA clad composites with ultrahigh strength and excellent conductivity were newly developed. Using these new materials, prototype connectors were produced by mass production mold. These achievements will proceed to the next step (stage-2) for industrialization and commercialization.
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