2023 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification of fatigue fracture mechanism on dissimilar joint by FSW and improvement of reliability the joints
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19K04100
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
岡根 正樹 富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (90262500)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | FSW / 異種金属接合体 / 疲労強度特性 / ADC12 / A6063 / S45C |
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| 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。
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