| 研究概要 |
本研究は,セラミックスと金属の接合体を熱歪と熱変質無しに加工・接合し,高機能な複合構造体を信頼性をもって作成するための加工接合プロセスの確立とそのシステム化を目的としたものである.熱影響をほとんど起こさない切断加工方法として高圧水で切断を行うアブレシブウォータジェット切断方法を採用し,熱による材質変化の少ない接合方法として低温固相接合方法を選んで研究を進めた.
結果として,ウォータジェット切断加工に対しては,片持ち梁法とコンピュータトモグラフィ法に準拠した解析方法を組み合わせると非軸対象な高圧水噴流も総圧分布が測定可能となり,噴流外観のスナップ写真や板への衝突痕から推定した砥粒分布と合わせて判断すると切断噴流の構造が解明され,これに切断特性の観察結果を重ねると,切断品質と噴流構造,トーチ構造のあり方の関係が導き出せることを明らかにした.そして,極端な高スロート長アブレシブノズルの採用によって平面度のよい前加工が実現することを提示している.
低温固相接合法に関しては,セラミックス表面へ活性金属を蒸着させて金属とセラミックスの安定で信頼性のある接合を実現する手法を提案し,この方法で得られた接合界面の健全性をオージェ分光分析した結合構造解析から明らかにしている.また,この接合過程を密着過程と拡散反応過程に分けて吟味し,普通完全平面にはならない粗さの多少残った現実の加工面を密着させるために必要となるクリープ変形過程を数値計算モデルを併用しながら検討し,空孔(ボイド)の拡散・消失過程に対する接合部の温度と応力,接合時間,および表面のミクロ的な凹凸形状の影響を明らかにしている.そして接合条件の最適化指針とそのシステムのあり方をまとめている.
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