| 研究課題/領域番号 |
20K04217
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 広島工業大学 |
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研究代表者 |
桑野 亮一 広島工業大学, 工学部, 准教授 (30709134)
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| 研究分担者 |
日野 実 広島工業大学, 工学部, 教授 (70510486)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
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| キーワード | マルチマテリアル / 異種材料接合 / 陽極酸化 / UVパルスレーザ加工 / 大気圧プラズマジェット / 熱可塑性エラストマーインサートシート / A5052 / ポリアミド樹脂 / 表面改質 / アルミニウム合金 / 紫外パルスレーザ / A5052アルミニウム合金 / 酸化アルミニウム / 半導体レーザ / 樹脂-金属異種材料接合 / レーザアブレーション / 表面処理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
構造体のマルチマテリアル化に伴い異種材料の接合は、次世代の構造体作製の基盤技術とされる。しかし、異種材料の接合には、界面相互作用の解明、結合力、継手特性の耐久保証等の課題が多い。本研究では、樹脂とアルミニウム合金の間に熱可塑性エラストマインサート材を用いるレーザ接合プロセスを提案する。併せて接合面に耐食層と接合密着層の二つの機能層を創製する周辺技術も開発し、樹脂とアルミニウム合金の高結合プロセス技術の確立をはかる。
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| 研究成果の概要 |
樹脂とアルミニウム合金の間に熱可塑性エラストマインサートシートを用いる異種材料接合プロセスを提案し，またアルミニウム合金の接合密着性を向上させ，異種材料継手の高結合を実現するための周辺技術の確立について目的とした。アルミニウム合金の接合面にナノからマイクロメートル寸法の微細で複雑な凹凸形状の創生，表面汚染物の除去と酸化物層の露出，化学的活性の付与などの表面改質を行うことで，異種材料継手の引張せん断試験の結果，その接合力をアルミニウム合金の母材が塑性変形するほどの応力伝達能を有する強度を実現できた．アルミニウム合金のナノスケールな最表層の性状は，高結合の上で非常に左右することを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
マルチマテリアルの結合では，機械的や熱的などの特性が顕著に異なるため，界面相互作用の解明，高結合化，継手特性の耐久保証などの課題が多く，高結合は困難とされてきた．本研究では，そのような課題を緩和させる異種材料間に熱可塑性エラストマインサート材を用いる異種材料接合技術とアルミニウム合金の表面改質に関する周辺技術を構築できた．特にナノスケールでの表面性状が結合力に及ぼす作用に関する理解を深める点に学術的な意義が高い．
本研究成果は，環境とエネルギに配慮した高強度で軽量な次世代の輸送機器に応用し，さらに結合部を有する工業製品をはじめ，幅広い分野や用途への適用と拡大が期待できる．
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