| 研究概要 |
1. 時効析出強化型材料のレーザービーム溶接
Al合金A6061-T6およびNi基超合金Inconel718を供試材料として用い,レーザー溶接およびTIG溶接を行った.溶接熱による時効析出物溶解に起因する溶接部の軟化域は,レーザー溶接ではTIG溶接に比較して狭く,Al合金では約1/4,Ni基超合金では約1/7であった.溶接後に時効処理を行うと,レーザー溶接部では,ほぼ母材なみの硬さに回復したが,TIG溶接部ではHAZの過時効域において硬さが回復しなかった.引張試験では,レーザー溶接継手はほぼ母材なみの強度を示したが,TIG溶接継手は母材強度に及ばなかった.
2. レーザービーム溶接部における時効析出物の固溶および成長過程の速度論的検討
再現熱サイクル試験による硬さ測定結果に基づいて、Al合金およびNi基超合金における時効析出物の非等温過程での成長および溶解速度式を求めた。次に、溶接部にこの速度式を適用して硬さ分布の予測を行った結果、予測値と実測値は良好な対応を示した。また,この手法によるシミュレーション結果から、レーザー溶接は従来のアーク溶接に比べ熱影響による軟化幅が小さく、かつ入熱が変動した場合の軟化幅の変動も小さいため時効析出強化型材料の溶接に適したプロセスであることを定量的に明らかにした。
3. レーザービームによる時効析出強化型材料の表面機能化
Ni基超合金の表面にレーザービームを照射し表面溶体化域を形成した。その際、表面を溶融させずに所定の深さの溶体化域を形成するレーザー照射条件を実験的に求めるとともに、上記1.で得られた速度式を用いて予測する手法も確立した。得られた表面溶体化による軟化処理材の水素脆化感受性を検討した結果、表面軟化処理材の水素収蔵下での靭性は処理しない場合の2倍に上昇し、表面溶体化処理により水素脆化が大幅に低減されることを明らかにした。
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