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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Clarification of fatigue fracture mechanism on dissimilar joint by FSW and improvement of reliability the joints

Research Project

Project/Area Number 19K04100
Research InstitutionNational Institute of Technology, Toyama College

Principal Investigator

岡根 正樹  富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (90262500)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
KeywordsFSW / 異種金属接合体 / 疲労強度特性 / ADC12 / A6063 / S45C
Outline of Annual Research Achievements

前年度までの研究から,FSWによるADC12/S45C接合体の場合は,攪拌領域内では,ADC12に含まれる針状のSi粒子が,攪拌されて砕かれ,微細な粒状のSi粒子となり,疲労破壊が,両者の境界近傍で発生することが明らかになっている。最終年度の研究では,主に,疲労破壊の起点となる両者の境界を排除するため,攪拌領域を拡張したADC12/S45C接合体作製し,その疲労強度特性について検討した。
その結果,FSWによる接合後に,攪拌領域を拡張させた試料では,これまで発現しなかった,接合界面での疲労破壊が生じ,強度も低下する結果となった。これは,接合時に,界面に適量生成され,接合効果を生む化合物層が,攪拌領域を拡張させる際に発生する熱の影響で,過度に成長してしまった結果であることがわかった。
そこで,攪拌領域拡張時に発生する熱が,接合界面の化合物層に影響を与えないようにするため,あらかじめ,攪拌領域を拡張させたADC12を作製し,その試料とS45CをFSWにより接合し疲労強度特性の検討を行った。その際,攪拌領域の拡張方向が,応力負荷方向に垂直なものと,平行なものを用意して検討したが,いずれの疲労強度も,大幅に低下する結果となった。疲労破壊の発生箇所は,攪拌領域を拡張する際に生じた,Si粒子の密度が異なる領域どうしの境界,もしくは,攪拌領域を拡張させた領域と,接合時の攪拌領域との境界で発生していた。
本研究では,研究期間全般を通して,主に,FSWによる,ADC12/S45C接合体,A6063/S45C接合体の疲労強度特性と,疲労破壊のメカニズムの検討を行った。結果的には,いずれの接合体においても,攪拌領域と母材等の境界,すなわち,微視組織が変化する境界と位置づけられる領域が,最も弱い箇所となり,そこで,疲労破壊が発生すること等を明らかにした。

  • Research Products

    (3 results)

All 2024 2023

All Journal Article (1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Fatigue Properties of S45C/ADC12 Joints by FSW with Extended Stirring Region2023

    • Author(s)
      OKANE Masaki、CHAKI Toshimasa、SAKAI Hisahiro、YASUI Toshiaki、FUKUMOTO Masahiro
    • Journal Title

      The Proceedings of Mechanical Engineering Congress, Japan

      Volume: 2023 Pages: S042~08

    • DOI

      10.1299/jsmemecj.2023.S042-08

  • [Presentation] FSWによるS45C/ADC12異種金属接合体の 疲労強度特性におよぼす攪拌領域拡張の影響2024

    • Author(s)
      岡根 正樹,茶木 智勝,高田 美咲,酒井 久裕
    • Organizer
      日本機械学会北陸信越支部 2024年合同講演会
  • [Presentation] 攪拌領域を拡張させたFSWによるS45C/ADC12接合体の疲労強度特性2023

    • Author(s)
      岡根 正樹 , 茶木 智勝 , 酒井 久裕 , 安井 利明 , 福本 昌宏
    • Organizer
      日本機械学会 2023年度年次大会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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