Development of innovative multi-material joining technology for CN using mechanical and chemical effects
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23K03593
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
曙 紘之 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (50447215)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 裕樹 神戸大学, 工学研究科, 助教 (50880788)
荒川 仁太 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 研究准教授 (80882018)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 接着接手 / 表面処理 / 異材接合 / 強度特性 / 接着接合 / 動的特性 / マルチマテリアル / CFRP |
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| Outline of Research at the Start |
抵抗スポット溶接，レーザ溶接，摩擦撹拌接合など各種接合技術は，自動車産業はもちろん，多くの産業分野における重要技術である．中でもカーボンニュートラル達成のため，異種材料を接合するマルチマテリアル接合が注目されている．本研究では，異種材料間にて適用可能である「接着接合」に注目し，元素拡散による化学的効果，ならびにマイクロレーザパターニングを用いた機械的効果双方を援用し，従来の接着接合技術と比較し，革新的な高強度・高耐久性を有するマルチマテリアル接着接合技術を開発することを目的とする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
抵抗スポット溶接，レーザ溶接，摩擦撹拌接合など各種接合技術は，自動車産業はもちろ
ん，多くの産業分野における重要技術である．中でもカーボンニュートラル達成のためには，異種材料を接合するマルチマテリアル接合が重要技術となる．本研究では，異種材料間にて適用可能である「接着接合」に注目し，元素拡散による化学的効果，ならびにマイクロレーザパターニングを用いた機械的効果双方を援用し，従来の接着接合技術と比較し，革新的な高強度・高耐久性を有するマルチマテリアル接着接合技術を開発することを目的とし，①接着剤との高い密着性を発現する被着材表面創製，②優れた強度・耐久性を有するマルチマテリアル接着接合継手の実現および破壊機構解明を実施する．
令和5年度においては， 元素拡散処理システムの改良および鋼板SPFC590Yを対象とし接着剤塗布面に対し元素拡散処理による元素拡散層の形成，ならびに高密度レーザを用いたマイクロレーザパターニングMLPの形成を実施した．
元素拡散処理システムの改良については，高周波誘導加熱コイル下部にステッピングモーター駆動ステージを取り付けることによりより広範囲への処理が可能となるよう改良を行った．また鋼板表層への表面処理については，クロムCrおよびニッケルNiの2種類の投射材を用いた元素拡散処理を施し，また高密度レーザを用い接着剤塗布面に対しMLPを直線型，波型，格子型に施し，その後の観察および各種分析により，Steel鋼板表層には所望の元素拡散処理およびMLP処理が可能であることを確認した．
翌年以降は，アルミニウム合金板AA5182に対しても同様の元素拡散処理およびMLP処理を施した後，Steel鋼板およびアルミニム合金板それぞれを炭素繊維強化プラスチック
CFRPと接着接合したせん断引張型マルチマテリアル接着接合継手を作製し，その静的強度特性ならびに動的強度特性を実験的に検討する予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度においては，交付申請書に記載した研究計画通りに元素拡散処理システムの改良，およびSteelを母材とした各種表面処理実施を行うことができており，特段予期しないトラブルは生じていないため，概ね順調と判断している．
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| Strategy for Future Research Activity |
前述した通り，今年度の実験的検討により，元素拡散処理システムの改良が完了し，改良型処理システムを用いたSteel鋼板表面への元素拡散処理，および高密度レーザを用いたマイクロレーザパターニングMLPの形成が可能であることが明らかとなった．
今後は，アルミニウム合金板AA5182に対しても同様の元素拡散処理およびMLP処理を施した後，Steel鋼板およびアルミニム合金板それぞれを炭素繊維強化プラスチックCFRPと接着接合したせん断引張型マルチマテリアル接着接合継手を作製し，その静的強度特性ならびに動的繰返し負荷を与えることにより実機適用の際の安全性確保に重要な繰返し負荷に対する動的耐久性を評価する．
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
