2021 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

Research Project

Project/Area Number	19H02443
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	小椋智大阪大学, 工学研究科, 准教授 (90505984)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	才田一幸大阪大学, 工学研究科, 教授 (30178470)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	異材接合 / アルミニウム合金 / 組織制御 / 摩擦プロセス / 力学解析
Outline of Annual Research Achievements	高強度異材接合実現に向けた検討として, アルミニウム合金はA7N01, A7075, 超高強度アルミニウム合金, 鋼はSUS304を用いて接合を行い, 組成ならびに機械的特性の差異に着目した材料の組み合わせと接合条件が, 継手特性および界面組織に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした. A7N01、溶体化ままA7075では最適条件において、母材破断に至り, 高い接合性を示した. 界面の反応層はSEMでは確認できず, 非常に薄い反応層を介して接合が達成されたと考えられた. 溶体化まま超高強度アルミニウム合金では摩擦圧力と回転数の両方を小さくすることで界面強度が向上し, 摩擦圧力50 MPa, 回転数1500 rpm条件では400 MPaの強度を達成した. 温度履歴測定から, 低摩擦圧力かつ低回転数の条件においては, 界面が比較的低温で長時間保持されることで, 反応層が過度に厚くならず広い範囲に生成されるために高い界面強度を示すと考えられた. 両パラメータをさらに小さくした条件では, 摩擦時間が過度に増大したためアルミニウム合金が軟化し, 380MPaで母材破断が生じた. 異なる材料間での, 降伏応力および加工硬化の差が界面での応力局在化を引き起こし, 外周部では継手に対する公称応力以上の局所応力が作用することが示された. 溶体化ままA7075/SUS304継手では, 材料間の降伏点の関係および界面近傍のアルミニウム合金硬化域の存在が影響し, 界面での応力局在化の緩和現象が見られ, 母材破断時には応力局在化のピークを過ぎていたことが示された.溶体化まま超高強度アルミニウム合金/SUS304継手の界面破断に至った時点では, 応力局在化が進行中であったことが明らかとなった. つまり力学的要因から, 界面破断しやすい状況であったことが示唆された.
Research Progress Status	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。