2021 Fiscal Year Annual Research 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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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たものである。
本研究では、電磁圧接によって、Al/Cu、Al/Ni、Al/Fe等の異種金属接合板を作製し、それらの接合界面の組織観察、化学組成分析を実施するとともに引張せん断試験による接合強度の評価を行った。また、これら実験と並行して、（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からなる電磁圧接の各過程を、Emag-Mechnical、SPHならびにOpenFOAMの3種類の数値解析手法を連結して詳細にシミュレーションした。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異動、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した。
最終年度の2021年では、2019年度、2020年度で得られた成果を踏まえ、接合材の厚さや硬さ等、接合材のマクロな変形を支配する因子や、接合面の表面粗さが、衝突点からのメタルジェットの放出挙動や衝突点ならびにその近傍での圧力上昇や塑性流動等にどのような影響を及ぼすか、その結果、電磁圧接界面に生成する波状模様の大きさや形態がどのように変化するかについて検討を行った。
これら3年間に実施した一連の研究により、異種金属電磁圧接界面形成機構についてその基本原理を明らかにするとともに、強固で信頼性に富む異種金属電磁圧接材を得るための接合条件を確立することができた。
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