| 研究課題/領域番号 |
19K04080
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
|
|---|
| 研究機関 | 釧路工業高等専門学校 |
|---|
研究代表者 |
高橋 剛 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 特任教授 (50435393)
|
|---|
| 研究分担者 |
NGUYEN THANHSON 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (00797235)
木村 真晃 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (90285338)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
|
|---|
| キーワード | Friction welding / Alumina / Self healing / Titanium carbide / Aluminum alloy / Microcracks / corrosion / Galvanic / Alumina alloy / FE-SEM / TiC / Raman spectra / 固相接合 / 摩擦圧接 / セラミックス / アルミナ / 微視組織 / 自己修復機能 / ガルバニ電池腐食 / 溶射 / 自己亀裂治癒 / 耐食性 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
固相接合の利点を活かし，産業界が必要とする工業用接合材の加工法を開発する事を目的とする．具体的には，コスト削減を図るため必要な箇所だけに高耐食性セラミックスを使い，それ以外の部位は安価な一般的金属とし，接合に摩擦圧接を適用する．一般的な金属同士の接合材は電食反応を起こすが，セラミックスであれば電位差を懸念する必要はない．但し，両材の機械特性は大きく異なるため，圧接時セラミックス側に亀裂が生じる可能性が高い．そこを自己き裂治癒能力により亀裂を修復させることで市場要求に応える．
研究は実験を主体に進める．材料は３種類くらいとし，機械強度や耐食速度を評価する．
|
| 研究成果の概要 |
本研究では，接合時に界面付近のアルミナ側に生じるダメージと接合条件の因果関係について分析し，アンカー効果により曲げ強度の低下を抑制できる可能性が分かった．但し，抜本的対策として，接合時の摩擦熱によりアルミナの小割れを自己治癒機能で修復させることを狙った．そのために，SiCに比べて低い温度で修復反応が起きるTiCに着目し，多くの実験により特性を調べた．その結果，ほぼ母材曲げ強度近くまで回復できる条件を見つけた．しかし，それでも，摩擦熱だけで発現できる条件に達することはできなかった．また，アルミナは高い耐食性を示すことから異種接合した際のガルバニ電池腐食の影響も調べたが問題視するレベルになかった.
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
アルミナは高温強度も耐摩耗性も高く，熱変形もしづらいことから，無駄に冷却しなくても良いので高い熱効率が得られ，高温環境下で用いられる機械部品の材料としては貴重であるが，破壊靭性値が著しく低く，且つ極めて高硬度であるため難加工材であり，高額でもある．そのため，製品全体ではなく，必要な部位のみに適用し，それ以外は安価で加工し易い材料で構成するのが妥当である．この異種接合には摩擦圧接を用いる．この接合法は，継手効率が高く，自動車，電機，土木建設など多くの産業分野で用いられており，開発意義は大きい．当然，摩擦攪拌接合への技術展開も可能であるため，産業界全体に与える影響は大きい．
|
