異材境界構造を制御した連続繊維強化金属の機能接合法の開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650844
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 廣瀬 明夫 大阪大学, 工学部, 助教授 (70144433)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上西 啓介 大阪大学, 工学部, 助手 (80223478) ; 小林 紘二郎 大阪大学, 工学部, 教授 (70026277)
• Keywords: SiC連続繊維強化Ti合金 / レーザー溶接 / 固相拡散接合 / 液相拡散接合 / 突合せ継手 / スカ-フ継手 / 接合層

Research Abstract

本研究では,SiC長繊維強化Ti-6Al-4V合金複合材料(MMC)の接合法の確立を目的として,MMC同士およびMMCとTi-6Al-4V合金との接合に,レーザー溶接,固相拡散接合,液相拡散接合を適用した.そして,まずI開発突合せ溶接において接合現象の基礎的検討を行った.ついで,より高強度の継手を得るため,継手形状の検討を行い,スカ-フ継手の適用を検討した.得られた結果の概要を以下に示す.
(1)I開先突合せ溶接による基礎的検討
MMCとTi合金とのレーザー溶接では、レーザー照射位置をTi合金上として,最適に制御することによって,Ti合金母材強度に匹敵する継手強度を得た.MMC同士のレーザー溶接では,開発部に接合層としてTi-6Al-4V合金箔をインサートし,繊維を損傷することなく溶接することを可能とした.MMCとTi合金との固相拡散接合では,接合条件を適切に選択することによって,ほぼTi合金母材強度に匹敵する継手強度が得られた.MMC同士の固相拡散接合では,インサート材としてTi-6Al-4V合金箔を用いて,繊維を損傷することなく接合でき,Ti合金並の強度が得られた.液相拡散接合では,Ti-Cu-Zr系アモルファスろうを用いることによって,固相拡散接合より低温,短時間,低加圧力でMMCとTi合金の接合を可能とした.MMC同士の液相拡散接合では,上記ろう材とTi-6Al-4V合金箔を積層した接合層を用いることによって,MMCのマトリックス同士を良好に接合できた.
(2)接合層および継手形状の最適化
スカ-フ角12度以下のスカ-フ継手に,上記固相拡散接合および液相拡散接合を適用することによって,MMCとTi合金およびMMC同士の接合において母材破断する継手が得られた.

Research Products

• [Publications] Akio Hirose: "Joining Processes for Structural Applications of Continuous Fiber Reinforced MMCs" Key Engineering Materials. 104-107. 853-872 (1995)
• [Publications] Shinji Fukumoto: "An Effective Joint of Continuous SiC/Ti-6Al-4V Composites by Diffusion Bomding" Composites Engineering. 5. 1081-1089 (1995)
• [Publications] Shinji Fukumoto: "Transient Liquid Phase Bonding Process in SiC Fiber Reinforced Ti-6Al-4V Composites" ISIJ International. 35. 1307-1314 (1995)