2009 Fiscal Year Annual Research Report
摩擦撹拌を利用した異種金属接合材の創製と接合界面における合金生成挙動
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21760578
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
渡邉 満洋 Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 特任助教 (90532036)
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| Keywords | 構造・機能材料 / 材料加工・処理 / 接合・溶接 / 異種金属接合 / アルミニウム / 鉄 / 金属間化合物 |
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| Research Abstract |
固相接合法の一種である摩擦撹拌スポット接合を利用し,AlとFeの接合材の創製ならびに接合界面に生成する金属間化合物層の生成挙動を調査した.接合は,Fe板の上にAl板を重ね合わせ,高速回転するツールをAl側から挿入し,プローブ先端をAl/Fe界面からAl側に留める条件で行った.このとき,ツール形状を一定にした場合,接合性や接合界面組織に対して影響を主に与える因子はツール保持時間である.そこで本研究では,ツール保持時間を変化させて接合を行い,それぞれの接合の可否ならびに接合界面組織を調べた.接合材の強度試験には,接合界面に対して垂直方向に負荷する十字引張試験を用いた.保持時間を変化させた摩擦撹拌スポット接合材の十字引張試験を行った結果,プローブ先端のAlがFe表面に残留する破断様式を呈した.接合界面近傍のFe母相の結晶粒の形状は,接合前と変化がなかったのに対し,Al母相の結晶粒は微細化されていた.接合界面には,金属間化合物層が一様に生成されていた.この金属間化合物層の厚さは,保持時間が長いほど厚くなった.これは,保持時間が長くなるほど,プローブ底面とAl表面に生じた摩擦熱が上昇し,それと共に接合界面に対する入熱量が増加するためであると考えられる.SEM-BEIとSEM-EDSを用いた観察ならびに分析によって,金属間化合物層内部には2つのレイヤーがあり,Al側に生成した金属間化合物層はAl_<13>Fe_4相から成り,Fe側に生成した金属間化合物はAl_5Fe_2相から成っていることが明らかになった.それぞれのレイヤーは保持時間に対する成長挙動が異なった.保持時間を長くすると,Al_<13>Fe_4層の厚さはほぼ一定であるのに対し,Al5_Fe_2層の厚さは徐々に厚くなった.したがって,接合界面に生成した金属間化合物層の厚さ変化は,Al_5Fe_2層の成長に因るものであることがわかった.
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Research Products
(1 results)
