2023 Fiscal Year Annual Research Report
金属組織制御の新学理に基づく短パルスレーザ誘起圧力波支援高速レーザ溶接法の開発
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20H02048
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
佐野 智一 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (30314371)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | レーザ溶接 / 短パルスレーザ誘起圧力波 / 結晶粒微細化 / 力学特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、金属組織を作り込むときに通常考慮される「温度場」だけでなく、これまで無視出来るほど小さかった「圧力場」を新たに取り入れることによって、これまでに無い新しい金属組織制御法の基盤となる新しい学理を構築する。具体的には、液相から凝固が開始する際に圧力を印加し微細な凝固組織を形成する学理（新学理A）と、固相に衝撃波を印加し通常の塑性変形では考慮されない転位生成を陽に考慮し効率的に塑性変形を誘起する学理（新学理B）である。本研究の目的は、この新しい学理を基に、ナノ秒レーザ誘起圧力波とフェムト秒レーザ誘起衝撃波を「圧力場」として利用することによって、割れの無い高強度な溶接継手を実現する新しい高速レーザ溶接法を開発することである。
2023年度は、力学特性のさらなる向上を目指し、プロセス1（新学理Aに基づき、溶接金属の強度を向上させるレーザ溶接プロセス）、プロセス2（新学理Bに基づき、熱影響部の強度を向上させるレーザ溶接プロセス）、プロセス3（溶接継手全体の強度を向上させるレーザ溶接プロセス）の最適化を図った。その結果、析出強化型2024アルミニウム合金レーザ溶接継手の硬さ、圧縮残留応力、疲労寿命の全てを向上させることに成功した。微細組織を観察した結果、本プロセスを適用した継手の転位密度は、母材と比較して大きく増加していることが分かった。さらに発展的プロセスとして、析出強化型2024アルミニウム合金および7075アルミニウム合金の摩擦攪拌接合継手にも本プロセスを適用した結果、いずれの合金に対しても、それぞれの母材と同程度かそれ以上の疲労寿命を達成した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] 銅のフェムト秒レーザ駆動衝撃圧縮初期過程の直接計測（口頭）2023
Author(s)
江頭尚弥, 松田朋己, 奥地拓生, 瀬戸雄介, 伊藤佑介, 菖蒲敬久, 中新信彦, 犬伏雄一, 富樫格, 宮西宏併, 佐野智一
Organizer
2023年第84回応用物理学会秋季学術講演会, 熊本
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[Presentation] Influence of Pulse Duration on Mechanical Properties and Dislocation Density of Dry Laser Peened Aluminum Alloy using Ultrashort pulsed Laser-driven Shock Wave（口頭・招待）2023
Author(s)
Masayuki Yoshida, Itsuki Nishibata, Tomoki Matsuda, Yusuke Ito, Naohiko Sugita, Ayumi Shiro, Takahisa Shobu, Kazuto Arakawa, Akio Hirose, Tomokazu Sano
Organizer
2023 Optica Laser Congress and Exhibition, Greater Tacoma Convention Center, Tacoma, WA, USA
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Direct observation of transient state under femtosecond laser-driven shock formation in Cu（口頭）2023
Author(s)
Naoya Egashira, Tomoki Matsuda, Takuo Okuchi, Yusuke Seto, Yusuke Ito, Takahisa Shobu, Nobuhiko Nakanii, Yuichi Inubushi, Tadashi Togashi, Kohei Miyanishi, Tomokazu Sano
Organizer
8th International Conference on Laser Peening and Related Phenomena, Hwabaek International Convention Center, Gyeongju, Korea
Int'l Joint Research
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