2004 Fiscal Year Annual Research Report
Ni基金属ガラスの溶接接合特性評価と溶接接合プロセスの最適化
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16039211
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中田 一博 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (80112069)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池内 建二 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (10030058)
柴柳 敏哉 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (10187411)
田中 学 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (20243272)
高橋 誠 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (10294133)
津村 卓也 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (00283812)
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| Keywords | 金属ガラス / Ni基金属ガラス箔 / レーザ溶接 / 半導体レーザ溶接 / 透過型電子顕微鏡観察 / 非晶質 / 硬さ / 引張強度 |
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| Research Abstract |
Ni基金属ガラスは強度・耐食性に優れ,また水素吸蔵特性を示すことから水素透過膜としての利用が期待されている.本研究ではNi_<53>Nb_<20>Ti_<10>Zr_8Co_6Cu_3合金箔に対して,局部加熱で高冷却速度が得られる半導体レーザによる溶接を検討した.
Ni_<53>Nb_<20>Ti_<10>Zr_8Co_6Cu_3箔に対して,半導体レーザによるビードオンプレート溶接を行った結果,適正条件範囲内でアモルファス状態の溶接ビードを得ることができた.代表的な溶接ビードは,溶融部,HAZ-1およびHAZ-2の3領域から構成されていた.母材は均一なアモルファスであり硬さ740HVを示した.融点(Tm)以上に加熱された領域である溶融部においては,アモルファスのマトリックス中に平均粒径170nm程度の結晶が分散晶出しており,硬さは母材と同程度であった.また,結晶化温度(T_x)以上融点(T_m)以下の領域であるHAZ-1においては,平均粒径400nm程度の結晶が全面的に析出しており,硬さは約1200HVまで大きく上昇した.一方,ガラス転移温度(T_g)以上結晶化温度(T_x)以下の領域であるHAZ-2においては,アモルファスのマトリックス中に平均粒径14nm程度の微小結晶が点在しており,硬さは母材程度であった.溶接条件を最適化することで,ほぼ全てがアモルファスであるHAZ-2のみの状態の溶接ビードが得られた.出力26W,溶接速度12m/minの条件での溶接ビードは,ほぼアモルファス状態であるHAZ-2のみで構成されており,引張平均強度は1312MPa(継手効率56%)を示した.
重ね継手溶接では銅製押板治具の最適化が重要であり,その抜熱効果を有効に活かすことで,HAZの結晶化を抑制し,良好な重ね継手を得ることが可能であった.継手は一部で島状に局所溶融部を伴っていたが,大部分はHAZ-2と同様な組織であった.
以上の結果,本研究ではNi_<53>Nb_<20>Ti_<10>Zr_8Co_6Cu_3合金箔のレーザ溶接において,レーザ入熱および治具の抜熱を制御し,融点以下の温度範囲での接合,つまりガラス転移温度以上,結晶化温度以下の温度範囲で接合を行うことで非晶質状態での接合が可能であると結論した.
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Research Products
(2 results)
