2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Direct Joining Method between Ceramic and Metal Materials with Micro Metal Powders By Using Local Laser Irradiation
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18K04776
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
芹澤 久 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (20294134)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塚本 雅裕 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (90273713)
中里 直史 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (70714864)
岸本 弘立 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (30397533)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | レーザ加工 / 異材接合 / 金属微粉体 / セラミックス材料 / 耐熱材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、無機であるセラミックス複合材料と耐熱金属材料との間に、無機材料との親和性に優れた金属材料を、反応性が高い微粉体として封入し、レーザを用いた局所加熱により、無機と金属とを直接接合する手法の開発を目的としている。
2018および2019年度を通じて実施した、炭化ケイ素繊維強化型炭化ケイ素複合材料（SiC/SiC）の平板と、ジルカロイ平板との接合実験結果より、平板間に封入する微粉体を、チタン微粉体だけでなく、チタン－ジルコニウム－銅系のロウ材を加えたほうが、両板間の反応性が向上することが分かった。また、SiC/SiC円管とジルカロイ円管との接合性については、チタン部粉体を封入させるためにSiC/SiC円管外表面に施す溝幅が、狭いほうが、レーザ照射中のチタン微粉体の飛散抑制とともに、レーザ照射後のチタン微粉体とジルカロイ円管との固溶体形成に有効に働くことも分かった。
2020年度においては、SiC/SiC円管とジルカロイ円管との接合のため、SiC/SiC円管外表面に施した狭い幅の溝部に、チタン微粉体とチタン－ジルコニウム－銅系のロウ材との混合物を封入し、封入方法が接合性に及ぼす影響について検討した。検討した封入方法は、平板での接合実験結果に基づき、ロウ材を封入した上層にチタン微粉体を封入する方法と、事前にチタン微粉体とロウ材とを混合した物を封入する場合の、二種類の方法である。その結果、チタン微粉体とロウ材とを事前に混合した物を封入したほうが、レーザ照射後に形成される、チタンとジルコニウムとの全率固溶体の均質性が高いことが分かった。そして、機械的に良好な接合だけでなく、気密性についても向上を図ることに成功した。なお、更なる良好な接合体の作製のためには、SiC/SiCとジルカロイ円管との熱伝導性の違いに考慮して、照射するレーザの出力も制御することが望ましいことも分かった。
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