| Project/Area Number |
22K18893
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Sato Yutaka 東北大学, 工学研究科, 教授 (00292243)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鴇田 駿 東北大学, 工学研究科, 助教 (60807668)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 異種材接合 / ハイエントロピー合金 / ハイエントロピ―効果 / 低拡散効果 / 界面反応 / 溶接・接合 / ハイエントロピー / 低拡散 |
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| Outline of Research at the Start |
異種材接合は、材料を適材適所に用いる“マルチマテリアル化”に不可欠な技術である。多くの異種材接合では、異方性が高く脆性的な反応層が界面に形成されるため、優れた接合強度と信頼性を確保できない。一方、5種類以上の元素をほぼ当量混合したハイエントロピー合金には特異な効果があり、「ハイエントロピー効果」は、界面反応において、異方性が低く延性的な反応層をもたらす可能性があり、「低拡散効果」は、反応層の形成反応を抑制しうることが期待される。本研究では、異種材界面でのハイエントロピー効果と低拡散効果を実験的に解明するとともに、これら効果を異種材接合に積極的に活用した画期的な異種材接合技術の確立に挑戦する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Use of high entropy alloy to dissimilar welding expectedly causes both sluggish diffusion and high-entropy effect of reaction layer at the dissimilar weld interface, resulting in high strength of dissimilar weld. In this study, formation and growth behavior, and microstructure and mechanical properties of the reaction layer at dissimilar weld interface between Al alloy and two kinds of high entropy alloys was examined. Dissimilar weld interface between Al alloy and Cantor alloy showed the slow growth of the reaction layer during heat treatment, and the reaction layer had the lower hardness than that formed at the dissimilar Al/Fe weld interface. The dissimilar Al/Fe weld interface failed at the Al base metal and exhibited the high strength, when Cantor alloy was used as an insert metal between Al and Fe.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
異材接合における反応層は、力学負荷により界面破断をもたらし、継手強度を低下させるため、反応層の生成・成長挙動とミクロ組織は異材接合での重要な学術データと言える。本研究では、2種類のハイエントロピー合金とAl合金の接合界面における反応層の成長挙動とミクロ組織に関する知見を提供している。また、ハイエントロピー合金の中には、Al合金との接合界面で反応層の成長抑制と硬さ低下をもたらすものがあり、インサート材として利用することで、異材継手の力学特性を向上させる可能性が示唆された。この結果は、異材接合のメリットを有効に活用できていない現状を打破できる可能性を示しており、社会的意義も高い。
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