2020 Fiscal Year Research-status Report
実験ならびに数値解析による異種金属電磁圧接界面形成機構の解明と接合条件の確立
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19K05028
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
熊井 真次 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (00178055)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 異種金属接合 / 衝撃圧接 / 電磁圧接 / 接合界面形成機構 / 数値解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、実験的手法ならびに数値解析的手法の両アプローチによって、電磁力を駆動力として衝撃圧接した異種金属接合界面の形成機構を解明し、強固で信頼性に富む異種金属接合材を得るための学術的基盤を確立することを目標としている。本研究では、電磁圧接によって、種々の異種金属接合を実施し、得られた接合界面の組織、組成、接合強度を実験的に観察・解析・評価する。また、実験と並行して、電磁圧接過程を構成する、（Ⅰ）電磁力による異種金属の衝突、（Ⅱ）衝突点からのメタルジェットの放出と波状界面の生成、（Ⅲ）衝突点ならびに接合界面での圧力上昇、温度上昇、塑性流動、（Ⅳ）接合界面での冷却、（Ⅴ）接合界面での合金化領域あるいは中間層の生成、これら各過程を、Emag-Mechanical、SPHならびにOpenFOAMの3種類の数値解析手法を連結してシミュレーションする。そして数値解析で得られた、極短時間の内に起こる接合界面近傍の物質移動、温度変化に関する知見に基づいて、最終的な接合界面を予測し、これを実際に得られた接合界面と比較する。前年度では、各種異種金属電磁圧接材を作製し、それらの接合界面形態を観察した。また、数値解析では、（Ⅰ）～（Ⅲ）についてシミュレーションを行い、実験的に得られた接合界面形態と数値解析によって再現した接合界面とその形成挙動を比較した。
本年度は、接合界面に形成される特徴的な波状模様の波長や波高に、電磁力を受けて変形するFlyer plateとそれを受けるParent plateのそれぞれの厚さや硬さがどのように影響するかについて実験と数値解析の両アプローチによって明らかにし、衝突エネルギーの効果の観点から検討を行った。実用的に重要な鋼板（SPCC）と高強度アルミニウム合金板（A5052）の電磁圧接材について、接合強度評価ならびに接合界面に生成する中間層の組織解析を実施した。
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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
電磁パルス装置のメンテナンスを実施したため、一時接合実験が出来なかった時期があったが、その間数値解析を集中して実施したため、研究全体としてはおおむね順調に進展している。またオンライン開催にはなったが、国際会議において本研究の成果の一部を世界に向けて情報発信できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
全体の総まとめの実施、衝撃エネルギーの影響や、接合材の物性（硬さ）の影響等について引き続き検討するとともに、電磁圧接界面についてFE-SEMやTEMを用いたより詳細な観察・解析を実施する。実験と数値解析の両手法を駆使することで異種金属電磁圧接界面の形成機構を解明し、強固な異種金属接合条件の確立に向けて取り組む。
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| Causes of Carryover |
当該年度には第17回アルミニウム合金国際会議（ICAA17）がフランス・グルノーブルで開催され、そこで本研究課題の成果を発表する予定であった。しかしコロナ禍の影響で本国際会議がオンライン開催に変更になったため、そのための旅費や滞在費等が不要となった。しかし、このため一部の経費を実験に使用している電磁パルス接合機の修理や保守に有効利用でき、この措置は今後、安全に当該研究のための実験を実施するため、非常に有効であったと考えている。繰り越した次年度使用額は、最終年度の予算と合わせて、実験・解析に用いる消耗品の購入ならびに成果発表のための費用として有効に使用する。
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Research Products
(5 results)
