2020 Fiscal Year Annual Research Report
摩擦プロセスと熱処理を併用した高強度異材接合とその強度発現機構の解明
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19H02443
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小椋 智 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90505984)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
才田 一幸 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30178470)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 異材接合 / アルミニウム合金 / 組織制御 / 摩擦プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度では超高強度7000系アルミニウム合金と高張力鋼の異材摩擦圧接継手の特性評価を行った．摩擦圧接条件のうち摩擦圧力，アプセット圧力および回転数を変化させ摩擦圧接を行った．圧接過程の温度履歴を測定し最高到達温度を求めた．圧接ままの継手界面部の観察を行い，接合後熱処理による界面部の変化および反応層形成の様子を調べた．摩擦圧接継手に対し3次元の原子分析を行い，接合界面部の元素分布状況を調べた．引張試験を行い機械的性質を評価し，破断面の観察と併せて接合界面の組織と強度の関係を調べた．以下に本研究で得られた主な結果を示す．
プロセスパラメータを検討した結果，摩擦圧力が30MPa以上かつ回転数が1200rpm以上の条件において接合が達成されることがわかった．また圧接まま材の接合界面には各母材の酸化皮膜が残存し，Fe(母材)，酸化皮膜，FeAl6，Al(母材)の順で界面が形成されていた。
機械的特性評価の結果，摩擦圧力の増加に従い強度が増加し，回転数が2400rpmの時点で強度が最大値を示した．
接合後の熱処理を検討した結果，圧接まま材に熱処理を加えることで，母材間の界面反応が促進され強度が上昇した．
界面反応層に関して，摩擦圧接界面での熱処理による反応層成長は放物線則に従わない傾向が見られた．さらに長時間の熱処理を加えることにより強度が低下した。接合界面の反応層厚さが0.4～0.7&μm以上になると強度に悪影響を及ぼす可能性が示唆された。
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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
高強度母材の異材接合プロセスと組織，機械的特性の関係について評価したためおおむね順調に進展していると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は異材圧接の鉄鋼材料側の組成を変化させ，接合性評価および接合後の熱処理による母材および界面構造変化の観察する．摩擦プロセスおよび時効熱処理による溶質挙動，界面反応層の形成・成長挙動を明確化し，その界面形成機構解明を検討する．得られた結果から、高強度アルミニウム合金と種々の鉄鋼材料の異材接合の界面形成過程に関する統一した指針を提示する．
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Research Products
(1 results)
