銅合金の分類が終わったので、銅合金の開発動向についてお話ししましょう。
1. 高純度：高純度の主な目的は、材料の電気伝導性と熱伝導性を可能な限り向上させることです。工業用銅の銅含有量は99.9%～99.95%、さらに99.99%（4N）以上、例えば99.9999%（6N）を含む超純銅などがあり、不純物含有量の要件もより厳しくなっています。たとえば、酸素（O）含有量は0.01%～0.{{20}}5%から0.001%～0.006%に、そして最終的には0.0002%～0.0003%に低減されます。不純物が電気伝導性や熱伝導性に与える影響を最小限に抑えます。 代表的な用途としては、ネットワーク伝送接続線用の高純度銅、電気真空装置用の高純度無酸素銅、精密誘導および高忠実度信号伝送や超伝導体用の単結晶銅および超純銅などがあります。
多結晶銅と比較すると、単結晶銅の引張強度は24.71%減少し、伸びは2.39倍増加し、断面収縮は4.14倍増加し、抵抗率は31.7%減少し、1.72×10-8Ω·m未満、酸素含有量は5×10-6未満、水素含有量は0...5×10-6未満、密度は8.92t/m3以上です。
銅合金材料の高純度化に向けた開発のもう一つの側面は、材料の総合的な性能を高めるために、マイクロアロイド銅合金では銅合金マトリックスを高純度化する必要があることです。
2. マイクロアロイ化：マイクロアロイ化の目的は、最小限の電気伝導性と熱伝導性を犠牲にして、強度の大幅な向上などの他の特性を得ることです。たとえば、鉄（Fe）、マグネシウム（Mg）、テルル（Te）、シリコン（Si）、銀（Ag）、チタン（Ti）、クロム（Cr）、ジルコニウム（Zr）、希土類元素などを約0.1％追加すると、強度、硬度、軟化温度、または加工性が向上します。マイクロアロイ銅は、現在の銅合金材料開発におけるホットなトピックの1つです。酸素耐性銅と高強度高伝導銅合金は、主なマイクロアロイ銅です。
酸素銅の概念は、無酸素銅と比較して、銅含有量が99.9％以上で、通常の純銅と同等ですが、酸素含有量が6.005％〜0.02％に制御され、導電率が100％IACSを超えることです。これは、適切な量の酸素が結晶間の不純物元素に対して一定の酸化および化学作用を果たし、マトリックスをある程度精製するためです。酸素銅生産の最大の特徴は、原材料のコストが低いことです。低品位の銅廃棄物を使用して、高い電気伝導性と熱伝導性を備えた酸素銅材料を生産します。
高強度、高伝導性の銅合金は、その総合的な性能の良さから、世界中の材料科学技術分野の人々に好まれています。近年、最も急速に成長している銅合金です。マイクロアロイングによって添加される元素は、主にP、Fe、Cr、Zr、Ni、Si、Ag、Sn、Alなどです。代表的な合金系は、主にCu-P、Cu-Fe-P系、Cu-Ni-Si系、Cu-Cr、Cu-Cr-Zr系、Cu-Ag、Cu-Ag-Cr、Cu-Ag-Zr系、Cu-Sn系など、およびさまざまな希土類合金系です。合金中の他の成分の含有量の合計は、少なくとも 0.01%～0.1% で、最大でも通常は 3% 以下です。共通の特徴は、材料が高強度で高伝導性であることです。
3. 複合多元素合金化：銅およびその合金の強度、耐食性、耐摩耗性などの特性をさらに向上させるため、または特定の特殊な用途要件を満たすために、既存の青銅や黄銅に5元素や6元素などの複数の成分を追加して、高弾性、高耐摩耗性、高耐腐食性、容易な切削などのさまざまな機能を実現します。 多元素（4成分以上）合金化は銅合金の開発におけるもう1つのホットトピックになり、新しい複合合金が絶え間なく登場しています。 代表的な合金には、多元素マンガン黄銅、シリコンマンガン黄銅、ホウ素スズ黄銅、鉛フリー快削銅合金などがあります。 共通の特徴は強度と靭性が高く、引張強度は一般に600~70{{30}}MPa以上に達します。 例えば、新しいマンガン黄銅 HMn59-2-1-0.5（Cu: 58%~59%、Mn: 1.8%~2.2%、Al: 1.4%~1.7%、Fe: 0.36%~0.65%、Si: 0.6%~0.9%、Sn: 0.1%~0.4%、Pb: 0.3%~0.6%、残り Zn）は、制御管強度が 6{{60}}0MPa 以上、伸びが 2{{70}}% 以上、硬度 HB が 180 以上です。 アルミニウム黄銅 HAl64-5-4-2 （Cu: 63.5%~65.5%、Al: 4.5%~6.0%、Mn: 3.0%~5.0%、Fe: 2.0%~3.0%、Pb: 0.2%~1.0%、残り Zn）、強度は 750MPa 以上に達し、硬度 HB は 220 を超えます。新しいアルミニウム青銅 QAl9-5-1-1 （Cu: 残り、Al: 8.0%~10.0%、Ni: 4.0%~6.0%、Mn: 0.5%~1.5%、Fe: 0.5%~1.5%）、強度は 650MPa、降伏強度は 400MPa に達し、伸びは 14% 以上に達します。 これらの材料は、自動車のシンクロナイザーギアリング、高圧ポンプの摩擦ペア、電極銅ウェッジの製造に使用され、その寿命は一般的な真鍮や青銅の1～数倍です。
近年、人々の環境意識の向上に伴い、環境保護は世界文明発展のテーマとなり、鉛、ベリリウム、カドミウム、ヒ素などの有害元素の影響に対する人々の関心が高まっています。鉛フリー快削黄銅、ベリリウムフリー高弾性銅合金、ヒ素フリー耐食銅合金などの環境に優しい銅合金材料の開発は、銅合金材料の重要な発展方向の1つとなっています。
4. 複合材料：銅合金材料を製造するには、主に2つの方法があります。1つは合金元素を導入して銅マトリックスを強化して合金を形成する方法であり、もう1つは第2の強化相を導入して複合材料を形成する方法です。たとえば、分散強化無酸素銅は典型的な人工複合材料であり、一般的に使用される分散粒子にはAl2O3、ZrO2、Y2O3、ThO2などがあります。人工複合材料法とは、銅に第2相粒子、ウィスカー、または繊維を人工的に添加して銅マトリックスを強化し、均一に分散した微細で熱的に安定した酸化物粒子を銅マトリックスに導入して銅を強化して材料を得ることです。第2相成分は一般に1％未満、またはさらに0.01％以下ですが、材料に対する強化効果は非常に明白で、特に材料の高温強度が大幅に向上します。たとえば、Cu-2.5％TiB2（体積分率）、導電率は76％LACS、引張強度は675MPaです。 Cu-0.5%Al2O3（質量分率）シリーズ合金では、材料の温室強度は500〜800MPaに達し、導電率は85%LACS以上に達し、900度の水素燃焼後の材料の強度は依然として200〜400MPaに達します。
急速に発展しているもう1つのタイプは、インサイチュー複合材料（自生複合材料）です。インサイチュー複合材料とは、元素間または元素と化合物間の発熱反応によって銅マトリックス内に強化材が生成されるタイプの複合材料を指します。このタイプの複合材料の強化材は、界面汚染がなく、マトリックスとの界面適合性が良好です。従来の人工外部強化複合材料と比較して、強度が大幅に向上し、優れた靭性と優れた高温性能を維持しています。たとえば、Cu-20％Nb（体積分率）複合材料は、2000Paに近い非常に高い引張強度を備えています。Cu-18％（質量分率）は、導電率が66.6％LACSで、引張強度が1450MPaです。Cu-FeやCu-Taなどの他の複合材料も、常温強度と高温強度が高く、材料の強度は一般に800〜1500MPaに達します。
