2013 Fiscal Year Annual Research Report
単結晶アルミニウムを用いた摩擦関与接合現象の機構解明
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23360324
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
柴柳 敏哉 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (10187411)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 誠 大阪大学, 接合科学研究所, 講師 (10294133)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 摩擦攪拌スポット接合 / 単結晶 / アルミニウム合金 / 塑性流動 / 可視化 |
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| Research Abstract |
摩擦攪拌接合、摩擦攪拌スポット接合、ならびに摩擦圧接といった摩擦現象を利用した接合技術の科学的根拠を材料組織学と高温塑性変形（塑性流動）の二つの観点から追求する研究を実施した。実験用材料としては単結晶アルミニウム、工業用純アルミニウム、2024アルミニウム合金、AZ31マグネシウム合金を用いた。金属材料を用いた接合実験に加えて、透明な物質（麦芽糖水溶液ならびにゼラチン含有水溶液）による塑性流動の可視化技術の開発も実施した。
単結晶アルミニウムを用いた接合機構（塑性流動）の解明研究では、摩擦攪拌スポット接合処理後の断面組織をEBSD法による方位解析に供し、接合に伴って圧縮変形領域が発達することをまず明らかにした。続いて、塑性流動の中でも接合工具周囲に母材の一部が取り込まれていく領域での強いせん断変形モードの出現を確認し、これらの結果を総合して、摩擦攪拌スポット接合ならびに摩擦攪拌接合では塑性流動にともなう応力場は従来報告されているようなせん断変形単一モードではあり得ないことを究明した。すなわち、摩擦攪拌接合の高温変形機構を一種類の変形モードで記述することは根本的に誤っていることが明らかになった。次に、透明材料を用いた塑性流動の可視化研究では、接合工具周囲で進行する独特の流動挙動と類似の流動を確認することに成功した。この流動を粒子速度場解析法によりさらに詳細に解析した結果、金属材料で確認されたようなせん断と圧縮に加えて引張のひずみ場が現われることがわかった。この研究では接合工具形状と塑性流動の関係を明らかにする新しい手法が開拓され、塑性流動の複雑性を見通しよく整理し根本原理を見出すことに寄与する基礎データを得た。摩擦圧接研究では、アルミニウム合金とマグネシウム合金との接合を行い、接合中の温度分布ならびに温度履歴が接合部組織に支配的な役割を果たすことを実験的に明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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