接合部および先端複合材料の界面挙動の力学・物性

Research Project

Project/Area Number	03213103
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	岩本信也大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (40028973)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大蔵明光宇宙科学研究所, 教授 (90013151) 市川昌弘電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (80017334) 大塚昭夫名古屋大学, 工学部, 教授 (60022993) 須賀唯知東京大学, 先端科学技術センター, 教授 (40175401) 石田洋一東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60013108)
Project Period (FY)	1991
Project Status	Completed (Fiscal Year 1991)
Budget Amount *help	¥38,500,000 (Direct Cost: ¥38,500,000) Fiscal Year 1991: ¥38,500,000 (Direct Cost: ¥38,500,000)
Keywords	金属ーセラミック接合 / 熱サイクル / 濡れ性 / 高温超伝導体 / 分子動力学 / 静疲労 / 界面き裂 / ろう材
Research Abstract	厳しい環境下での高腐食、超高温、高摩耗、熱衝撃、熱サイクルに耐える材料として、無機ー無機複合材料、金属基複合材料、無機ー金属複合材料などが挙げられるが、このような異種相、異種材料接合界面の物性、力学研究および表面物性の解明を必要としている。材料グル-プとしては、岩本が「異種接合体の耐久性保証因子の考察」を担当し、理論的に、とくに自動車タ-ボチャ-ジャのようなSi_3N_4とインコロイのようなNi基合金の接合にさいしての問題点、(イ)Niー基のろう材がインコロイの接合と高温使用適するが、Si_3N_4と直接反応させると、Si_3N_4が分解して生じたフリ-のSiとNiが反応し、脆いNiけい化物が形成すること、(ロ)Si_3N_4自体、金属ろう材に濡れない欠点をもつことから、Si_3N_4と良好に接合し、その表面でろう材と良好な濡れ性を示す一方、NiのSi_3N_4への拡散をとめる障壁となる材料を選定した。この候補者としてWまたMoをア-クイオンプレ-テイングで施工し、その上に加速器で炭素を打ち込む、そして熱処理により炭化物を表面に形成させる方策を打ち立てた。石田は「高温超伝導体の接合界面」を研究し、積層構造をとることで、熱膨張係数差による熱応力割れの危険性を防ぐことを見出している。須賀は、「分子動力学的手法の界面きれつ解析への応用」を担当し、この手段の有効性を実証した。大塚は、「Si_3N_4同志のろう付け接合体の破壊」を検討し、室温では、接合部の静疲労による破壊を認めないが、400℃では静疲労ををおこし、接合部で破壊することを見出している。10〜20回の熱サイクルによっても、強度が40〜50%程度低減することも見出し、一般に使用される銀ろう材の適用性の乏しいことを立証した。市川は、「界面き裂モデルの検討」を担当し、界面き裂の古典解を修正したComminouのモデルが妥当なことを証明している。