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構造材料のマルチマテリアル化を可能にする異種金属のナノ反応型液相接合の研究

Research Project

Project/Area Number 11J07818
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Composite materials/Physical properties
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

木庭 正貴  東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords鋼 / Fe-Al金属間化合物 / 反応 / マグネシウム / 接合 / TLP
Research Abstract

これまでの検討で、鉄とマグネシウムのような従来難接合であると考えられてきた異種金属間の接合に対して、私が考案した新しい接合プロセス(以後R-TLP接合プロセス ; 反応型液相拡散接合プロセスとする)を適用し、金属接合界面に液相を介してナノレベルの反応層を形成することによって強固な接合を達成可能であることを示した。しかし、このR-TLP接合プロセスで得られる界面におけるその形成メカニズムや界面強度支配因子などについて更なる検討が必要である. まず、保持時間に伴う反応相の形成や成長、相選択といったものに影響を与える因子について十分な検討がされておらず、厳密な反応相の制御には至っていない。
Fe-Al系金属間化合物の成長速度については、固相拡散接合をはじめ、Al浸漬のような液相を利用した形成過程においても数多くの検討がなされてきているが、その大半が化合物の成長速度はAlの拡散に律速すると結論付けている。しかし固液界面おける化合物形成機構については、いずれもAlの融点以上の高温における検討に留まっており、接合プロセスなどで要求される低温域における化合物形成過程について検討を行った例は少ない。そこで今年度は、Mg-Ag及びMg-Zn共晶溶液を使用した時の形成過程について注目し、その律速過程と化合物成長挙動を明らかにすることを目的とした。
その結果、500℃以下の低温下ではAlの拡散にのみ律速しているのではなく、Alと鋼の反応成長との複合律速を示すことが明らかになった。特に、Mg-Zn共晶溶液を使用した場合において、Znが化合物間の粒界に微小液相として偏在し、Alの拡散パス・反応フロントとして機能していることが示唆された。また、液相パスはMg-Ag共晶溶液を使用した場合においては確認されず、液相の有無に起因して化合物組織が大きく異なることが示唆された。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Fracture Toughness Evaluation of Thin Fe-Al Intermetallic Compound Layer at Reactive Interface between Dissimilar2013

    • Author(s)
      曲田仲彦
    • Journal Title

      J, Japan Inst. Metals

      Volume: (印刷中, 掲載確定)

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bonding Interface Formation between Mg Alloy and Steel by Liauid-phase Bonding usine the Ag Interlayer2012

    • Author(s)
      木庭正貴
    • Journal Title

      METALLURGICAL AND MATERIALS TRANSACTIONS A

      Volume: 43 Issue: 2 Pages: 592-597

    • DOI

      10.1007/s11661-011-0878-6

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 異種金属反応界面に形成するFe-Al系金属間化合物薄膜の破壊靭性評価2012

    • Author(s)
      曲田喜彦
    • Journal Title

      金属学会誌

      Volume: 76 Pages: 272-277

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 鋼/Mg-Zn-Al溶液界面におけるFe-Al金属間化合物形成機構2013

    • Author(s)
      木庭 正貴
    • Organizer
      金属学会
    • Place of Presentation
      金沢大学, 石川
    • Year and Date
      2013-09-19
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of Mn on the Formation Process of Fe-Al Intermetallic Compounds at Steel/Liquid Phase Interface2013

    • Author(s)
      Masaki Koba
    • Organizer
      Materials Science & Technology 2013 Conference & Exhibition
    • Place of Presentation
      Montereal, Canada
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 鋼/Mg-Ag-Al溶液界面におけるFe-Al金属間化合物茗成に及ぼすMnの影響2012

    • Author(s)
      木庭正貴
    • Organizer
      日本金属学会2012年秋期大会
    • Place of Presentation
      愛媛大学
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Bonding Interface Formation between Mg Alloy and Steel by LIQUID-PHASE BONDING using Ag Interlayer2012

    • Author(s)
      木庭正貴
    • Organizer
      NIMS CONFERENCE 2012
    • Place of Presentation
      EPOCHAL TSUKUBA
    • Year and Date
      2012-06-05
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Formation of reaction phase during reactive TLP bonding between Mg alloy and steel2011

    • Author(s)
      Masaki Koba
    • Organizer
      ECO-MATES 2011
    • Place of Presentation
      Hotel Hankyu Expo Park
    • Year and Date
      2011-11-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Mg-Zn-Al溶液と鋼の界面におけるFe-Al反応相の形成過程2011

    • Author(s)
      木庭正貴
    • Organizer
      金属学会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター
    • Year and Date
      2011-11-07
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Formation Process of Intermetallic Compounds during Reactive TLP Bonding between Mg Alloy and Steel2011

    • Author(s)
      Masaki Koba
    • Organizer
      Materials Science & Technology 2011
    • Place of Presentation
      Colombus, Ohio, USA
    • Year and Date
      2011-10-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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