| 研究課題/領域番号 |
19H00826
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
藤井 英俊 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (00247230)
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| 研究分担者 |
森貞 好昭 大阪大学, 接合科学研究所, 特任准教授 (00416356)
青木 祥宏 (アオキヤスヒロ) 大阪大学, 接合科学研究所, 特任講師 (70775642)
柳楽 知也 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (00379124)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
44,330千円 (直接経費: 34,100千円、間接経費: 10,230千円)
2023年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2022年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2021年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2020年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2019年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
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| キーワード | 接合 / ものづくり / 材料加工・処理 / 固相接合 / 短時間プロセス / 無変態 / 高強度 / 100％継手効率 / 硬度 / 軟化 / 表面・界面物性 / 金属生産工学 / 継手効率100％ / 溶接・接合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
接合部の組織が母材の組織と同じあるいは同等であり、金属学的に「界面」の存在の無い継手を得ることのできる接合技術を「完全接合技術」とし、その継手を「完全接合体」と定義する。最近、研究代表者らは、当該分野の長年の夢である完全接合を数秒間で達成できる可能性を世界で初めて示した。本研究では、当該新規接合法の接合メカニズムを明らかにするとともに、その適用可能範囲の拡大を試みる。一方、合金設計分野では、本来、素材の特性を向上させるが、接合性の低下が懸念されることから添加されない合金元素が多数ある。低温で行われる「完全接合技術」の確立により、これらの元素が活用可能となる。
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| 研究実績の概要 |
2019年度～2021年度は、摩擦現象を利用した「完全接合技術」の構築を行ったが、2022年度～2023年度は、この技術のさらなる高度化、汎用化を追求し、電気発熱を利用した手法に取り組んだ。接合開始時から、被接合材強度以下の大荷重を加え、接合したい部分を局所的に加熱することによって、低温で接合が達成されることを明らかにした。これにより、加熱のための熱源は、必ずしも摩擦熱である必要はないことを示すことができ、装置の大幅な小型化を図ることができた。加えて、局所加熱技術を活用した汎用完全接合技術及びバリ除去機構も併せて開発した。
開発した新規接合技術を用いると、従来の溶接・接合法では、接合が困難な種々の材料の接合が可能であることを明らかにした。具体的には、凝固偏析が生じやすいP,Sを多量に含んだ鋼材の接合に成功したたけでなく、変態時に割れを誘発しやすい高C鋼に対して、A1点以下での接合を達成し、C量の限界値を大幅に向上させた。その結果、電気抵抗発熱を利用した新規完全接合技術においては、鋳鉄においても（1）溶融（チル化）させない、（2）マルテンサイト変態を生じさせない、（3）黒鉛を変形させない、の三大条件をすべて満たすことができ、従来法で不可能であった接合に成功した。
このほか、種々のアルミニウム合金やチタン合金に対しても、完全接合を達成でき、接合に伴い軟化が全く生じない継手を得ることが可能となった。これらの特性は設計の難度を大幅に下げることになり、今後のモノづくり産業に大きな影響を与えると考えられる。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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