金属組織制御の新学理に基づく短パルスレーザ誘起圧力波支援高速レーザ溶接法の開発
| Project/Area Number |
20H02048
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
佐野 智一 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (30314371)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
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| Keywords | 金属組織制御 / 高速レーザ溶接法 / レーザ溶接 / 短パルスレーザ誘起圧力波 / 結晶粒微細化 / 力学特性 / 材料組織制御 / レーザ誘起圧力波 / 組織制御 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、金属組織を作り込むときに通常考慮される「温度場」だけでなく、これまで無視出来るほど小さかった「圧力場」を新たに取り入れることによって、これまでに無い新しい金属組織制御法の基盤となる新しい学理を構築する。液相から凝固が開始する際に圧力を印加し微細な凝固組織を形成する学理と、固相に衝撃波を印加し通常の塑性変形では考慮されない転位生成を陽に考慮し効率的に塑性変形を誘起する学理である。本研究の目的は、この新しい学理を基に、ナノ秒レーザ誘起圧力波とフェムト秒レーザ誘起衝撃波を「圧力場」として利用することによって、割れの無い高強度な溶接継手を実現する新しい高速レーザ溶接法を開発することである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、金属組織を作り込むときに通常考慮される「温度場」だけでなく、これまで無視出来るほど小さかった「圧力場」を新たに取り入れることによって、これまでに無い新しい金属組織制御法の基盤となる新しい学理を構築する。具体的には、液相から凝固が開始する際に圧力を印加し微細な凝固組織を形成する学理（新学理A）と、固相に衝撃波を印加し通常の塑性変形では考慮されない転位生成を陽に考慮し効率的に塑性変形を誘起する学理（新学理B）である。本研究の目的は、この新しい学理を基に、ナノ秒レーザ誘起圧力波とフェムト秒レーザ誘起衝撃波を「圧力場」として利用することによって、割れの無い高強度な溶接継手を実現する新しい高速レーザ溶接法を開発することである。
2022年度は、これまで実施してきたプロセス1とプロセス2の融合であるプロセス3を実施した。＊プロセス1：新学理Aに基づき、レーザ溶接中に溶接部近傍にナノ秒レーザを照射し、ナノ秒レーザ誘起圧力波によって溶接金属の組織を微細化することによって高強度化するプロセス、＊プロセス2：新学理Bに基づき、レーザ溶接中に溶接部近傍にフェムト秒レーザを照射し、フェムト秒レーザ誘起衝撃波によって熱影響部をピーニングし高強度化するプロセス、＊プロセス3：プロセス1とプロセス2を組み合わせることによって、単なるプロセスの足し合わせではなく、圧力波と衝撃波の重畳効果によって溶接部全体（溶接金属＋熱影響部）の強度を向上させるレーザ溶接プロセス
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通り、これまで実施してきたプロセス1とプロセス2の融合であるプロセス3を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、2022年度に引き続き、プロセス1とプロセス2の融合であるプロセス3を実施する。2023年度は、本研究で構築された学理の普遍性を調べるため、析出強化型アルミニウム合金だけでなく、3000系や5000系の非熱処理型アルミニウム合金、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金といった他の構造用金属材料などへの適用を試みる。
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Report
(3 results)
Research Products
(26 results)
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[Presentation] 銅のフェムト秒レーザ駆動衝撃変形2023
Author(s)
江頭尚弥, 松田朋己, 奥地拓生, 瀬戸雄介, 伊藤佑介, 菖蒲敬久, 中新信彦, 犬伏雄一, 富樫格, 宮西宏併, 佐野智一
Organizer
（一社）レーザー学会学術講演会第43回年次大会
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