| Research Abstract |
異種材料間の接合には,固相接合(拡散接合,摩擦圧接など)や接着,機械的接合がある.固相接合のなかでも,特に超音波接合は,いかなる環境においても短時間で簡単な設備で容易に接合できる利点がある.また,フラックスや接着剤などを用いないで材料どうしを直接接合できる.さらに接合時に大きな圧力を必要としないため,被接合材の物性変化も少なく健全な接合体(材)が得られることが特徴.ここでは,金属/セラミックス,およびアルミニウム合金間の直接接合を試み,各材料間の接合の可能性とその特性について概説する.
材料の組み合わせや接合条件によって,それぞれに最適な条件が存在する,具体的には接合圧力が増大すると印加(接合)時間が短縮でき,逆に圧力が低い場合には,印加時間を幾分長く付加すると剥離のない良好な接合材が得られる.その接合界面では塑性流動が生じる.これは相接する材料表面の粗さが異なるため,その箇所に作用する接触面圧力や変形は必ずしも同じではない.このため各接触面で微視的なすべりが生じ,同時に超音波振動の印加で接触面はかなりの摩擦熱が発生し,予想以上に高温となり溶着(凝着)を呈すると推考される.ここで充分な接合強度を有する接合材を得るための,エネルギー密度・Eと接合圧力・Pの間に,E=KP^nの関係式が導出できた.また,接合界面の温度が300℃以上に達すると,強度的に安定した接合材が得られる.その他,セラミックスに予熱を付与することで接合性が増し,接合強度の高い接合材が得られる.また表面粗さの小さい領域では,振幅が小さくても安定した接合が可能となるのに対し,表面粗さの大きい領域では,振幅を大きくすると良好な接合材が得られる.得られた接合材について定量分析した結果,接合界面では拡散を含む反応層の形成が確認できた.また軟質や融点の低い金属材料ほど,接合の可能性が増すことが明らかになった.
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