2015 Fiscal Year Research-status Report
レーザロール溶接によるマグネシウム合金と鉄鋼の接合メカニズム及び最適条件の解明
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26870281
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
尾崎 仁志 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90515660)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | レーザロール溶接 / 異種金属接合 / 材料ハイブリッド構造 / マグネシウム合金 / 低炭素鋼 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨今の地球環境保護の観点から，自動車などの輸送機器のさらなる軽量化のために，構造用材料として使用される金属材料中，最軽量材料であるマグネシウム合金と鉄鋼とを高性能でハイブリッド化する技術が求められている．その際，これらを高い生産性と信頼性で接合する技術が必須となるが，従来の接合法では接合が困難であり，良好な結果が得られないため実現できていない．そこで，本研究では異種金属接合に有効なレーザロール溶接法によりこれらの接合を試み，レーザロール溶接によるマグネシウム合金と鉄鋼の接合メカニズム及び高性能な継手を得るための最適条件について解明することを目的としている．
平成27年度は，レーザロール溶接によるマグネシウム合金－鋼の接合性および接合界面に生成する組織について調査した．ロール加圧力を0.5～1kNと変化させて実験したところ，ロール加圧力を減少させると接合可能な溶接速度範囲が縮小することが分かった．次に，作製した継手の組織観察およびEPMA分析を行ったところ，溶接部のマグネシウム合金側において，粗大化した等軸粒組織(HAZ)および凝固組織が観察された．また，溶接部において主にマグネシウム合金のみが溶融しており，溶接速度の増加によりその溶融量は減少し，ローラ加圧力が増加すると増加した．さらに，接合界面のEPMA分析により，主にFe及びAlからなる界面層の存在が確認され，溶接速度の増加とともにその界面層の厚さは減少した．以上より，平衡状態図が二相分離を示す金属の組合せにおけるレーザロール溶接では，接合面において低融点の金属中の添加元素と，高融点の金属とが反応して界面層が形成され，接合している可能性が示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では2年間の研究期間で，①レーザロール溶接によるマグネシウム合金－鋼の接合性，②レーザロール溶接条件の最適化，③接合界面に生成する組織，④溶接熱サイクルが継手性能に与える影響，⑤マグネシウム合金－鋼のレーザロール溶接の接合メカニズム，について解明することを目標としていた．
平成27年度までに①～④について取り組み，ローラ加圧力および溶接速度を変化させた場合について，マグネシウム合金－鋼がレーザロール溶接により接合可能であること，継手の強度試験により最適な溶接条件が存在すること，接合界面には主にFe及びAlからなる界面層が存在し，溶接速度の増加とともにその厚さは減少することなどが明らかになった．しかし，③および④についてより詳細に調査した上で，⑤に関する検討および論文投稿を実施する必要があると考えていることから，やや遅れていると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度の研究成果を踏まえて，平成28年度では③接合界面に生成する組織，および④溶接熱サイクルが継手性能に与える影響についてさらに調査した上で，⑤マグネシウム合金－鋼のレーザロール溶接の接合メカニズムについて解明していく．
③については，接合界面に生成する組織を詳細に調査し，溶接条件と組織との関係についてさらなる知見を得たい．また，④についてはレーザロール溶接中の接合界面における温度履歴の測定方法を見直し，より正確に熱サイクルを測定したい．最終的に⑤において，④までに得られた結果を総括し，接合メカニズムについて検討することで，両金属の最適なレーザロール溶接条件を解明したいと考えている．
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| Causes of Carryover |
おおむね当初の計画通りに助成金を使用したが，接合界面に生成する組織，および溶接熱サイクルが継手性能に与える影響についてより詳細に調査した上で接合メカニズムについて検討し，論文投稿等の成果発表を実施する必要があると考えていることから，次年度使用額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記を踏まえ，平成28年度は溶接熱サイクル測定のためのマグネシウム合金板等の材料，レーザガス等の実験装置関連の消耗品，及び研究成果を公表するための論文投稿費用等で使用する．
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