超高速傾斜衝突時に発生するメタルジェットの解析による異種金属衝撃圧着機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21360357
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 熊井 真次 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (00178055)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2011年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2010年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2009年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
• キーワード: 接合・溶接 / 構造・機能材料 / 異種金属接合 / メタルジェット / 接合界面 / 材料加工・処理 / 衝撃圧着

研究概要

異種金属が超高速傾斜衝突する際のメタルジェット発生ならびに接合界面形成について調査した。粒子法(SPH)を用いて種々の板厚、衝突速度、衝突角度について超高速傾斜衝突の数値解析を行い、メタルジェットの放出ならびに波状接合界面の形成を再現することに成功した。また、メタルジェットの成分は衝突する両板の密度差の程度に依存することを明らかにした。実際に電磁力衝撃圧着法(MPW)を用いて種々の異種金属接合材を作製し比較したところ、実験結果は数値解析結果とよく一致していた。

研究成果

• [雑誌論文] 衝撃圧着時のメタルジェット放出および接合界面形態に関する数値解析ならびに実験的検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柿崎正悟、渡邉満洋、熊井真次
  • 雑誌名: 軽金属 巻: 61 ページ: 328-333
  • NAID: 130004482063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation and Experimental Analysis of Metal Jet Emission and Weld Interface Morphology in Impact Welding (2011)
  • 著者名/発表者名: Shougo Kakizaki, Mitsuhiro Watanabe and Shinji Kumai
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: 52 ページ: 953-959
  • NAID: 10028252042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation and Experimental Analysis of Metal Jet Emission and Weld Interface Morphology in Impact Welding (2011)
  • 著者名/発表者名: Shougo Kakizaki, Mitsuhiro Watanabe, Shinji Kumai
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: 52 ページ: 1003-1008
  • NAID: 10028252042
  • 査読あり
• [雑誌論文] 電磁シーム溶接による純アルミニウム多層板の接合挙動と接合界面組織 (2011)
  • 著者名/発表者名: 熊井真次、渡邉満洋、荒木愛美、岡川啓悟、相沢友勝
  • 雑誌名: 軽金属溶接 巻: 49 ページ: 432-440
  • NAID: 130002147524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructure and joint strength of similar-and dissimilar lap joints fabricated by several advanced solid-state welding methods (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kumai, Mitsuhiro Watanabe and Keyan Feng
  • 雑誌名: Materials Science Forum
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal Jet Emission and Wavy Interface Formation in High-speed Impact Welding (2010)
  • 著者名/発表者名: Shougo Kakizaki, Mitsuhiro Watanabe, Shinji Kumai
  • 雑誌名: Proceedings of the 12th International Conference on Aluminium Alloys (ICAA12) 巻: USB ページ: 945-949
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructure and join strength of similar- and dissimilar lap joints fabricated by several advanced solid-state welding methods (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kumai, Mitsuhiro Watanabe, Keyan Feng
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 654-656 ページ: 596-601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interfacial Morphology of Magnetic Pulse Welded Aluminum/Aluminum and Copper/Copper Lap Joints (2009)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Watanabe and Shinji Kumai
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: 50 ページ: 286-292
  • NAID: 10026208639
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interfacial Microstructure of Aluminum/Metallic Glass Lap Joints Fabricated by Magnetic Pulse Welding (2009)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Watanabe, Shinji Kumai, Go Hagimoto, Qingsheng Zhang and Koji Nakayama
  • 雑誌名: Materials Transactions 巻: 50 ページ: 1729-1285
  • NAID: 10024815564
  • 査読あり
• [雑誌論文] 電磁力衝撃圧着したAl/AlおよびCu/Cu重ね合せ接合材の接合界面形態 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡邉満洋, 熊井真次
  • 雑誌名: 軽金属 巻: 59 ページ: 140-147
  • NAID: 10026208639
  • 査読あり
• [雑誌論文] Similar and Dissimilar Metal Joining Using Magnetic Pulse Welding (2009)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kumai, Mitsuhiro Watanabe, Keigo Okagawa, Tomokatsu Aizawa
  • 雑誌名: Processing and Fabrication of Advanced Materials X VIII 4 ページ: 1933-1938
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructure of Magnetic Pulse Welded Metal/Metallic Glass Interface (2009)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Watanabe, Go Hagimoto, Shinji Kumai, Hisamichi Kimura, Akihisa Inoue
  • 雑誌名: Processing and Fabrication of Advanced Materials X VIII 4 ページ: 1981-1988
  • 査読あり
• [学会発表] 超高速傾斜衝突を利用した同種・異種金属の固相接合 (2011)
  • 著者名/発表者名: 熊井真次
  • 学会等名: 日本溶射学会第94回(2011年度秋季)全国講演大会
  • 発表場所: ウインクあいち、名古屋(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-14
• [学会発表] アルミニウム板の高速衝突時のメタルジェット放出および界面形態に及ぼす衝突条件の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柿崎正悟, 澤裕也, 熊井真次
  • 学会等名: 軽金属学会第121回秋期大会
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 年月日: 2011-11-13
• [学会発表] 衝撃圧着時のメタルジェット放出および波状界面形態に及ぼす接合材の密度差の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柿崎正悟, 澤裕也, 熊井真次
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期講演(第141回)大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター、沖縄
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] 衝撃圧着時に形成される波状界面形態に及ぼす接合材板厚の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 澤裕也, 柿崎正悟, 熊井真次
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期講演(第141回)大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター、沖縄
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] Metal Jet Emission and Wavy Interface Formation in High-speed Impact Welding (2010)
  • 著者名/発表者名: Shougo Kakizaki, Mitsuhiro Watanabe, Shinji Kumai
  • 学会等名: The 12th International Conference on Aluminium Alloys (ICAA12)
  • 発表場所: PACIFICO YOKOHAMA, Yokohama, Japan
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] Microstructure and join strength of similar- and dissimilar lap joints fabricated by several advanced solid-state welding methods (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kumai, Mitsuhiro Watanabe, Keyan Feng
  • 学会等名: The 7th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM7)
  • 発表場所: Cairns Convention Centre, Cairns, Australia 招待講演
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] アルミニウム板の高速衝撃圧着時のメタルジェット放出挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柿崎正悟, 渡邉満洋, 熊井真次
  • 学会等名: 軽金属学会 第118回春期講演大会
  • 発表場所: 関西大学、大阪
  • 年月日: 2010-05-23
• [学会発表] アルミニウム板の高速衝突時のメタルジェット放出および界面形態に及ぼす衝突条件の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柿崎正悟,澤裕也,熊井真次
  • 学会等名: 軽金属学会第121回秋期大会
  • 発表場所: 早稲田大学,東京
• [学会発表] 衝撃圧着時のメタルジェット放出および波状界面形態に及ぼす接合材の密度差の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柿崎正悟,澤裕也,熊井真次
  • 学会等名: 日本金属学会第149回秋期大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター,那覇
• [学会発表] 衝撃圧着時に形成される波状界面形態に及ぼす接合材板厚の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 澤裕也,柿崎正悟,熊井真次
  • 学会等名: 日本金属学会第149回秋期大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター,那覇
• [学会発表] Metal Jet Emission and Wavy Interface Formation in High-Speed Impact Welding (2010)
  • 著者名/発表者名: Shougo Kakizaki, Mitsuhiro Watanabe and Shinji Kumai
  • 学会等名: The 12^<th> International Conference on Aluminium Alloys(ICAA12)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] Microstructure and joint strength of similar-and dissimilar lap joints fabricated by several advanced solid-state welding methods (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kumai
  • 学会等名: The 7^<th> Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing(PRICM7)
  • 発表場所: Cairns, Australia
• [学会発表] アルミニウム板の高速衝撃圧着時のメタルジェットの放出挙動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柿崎正悟,渡邉満洋,熊井真次
  • 学会等名: 軽金属学会第118回春期講演大会
  • 発表場所: 関西大学,大阪
• [学会発表] Similar- and Dissimilar Metal Joining Using Magnetic Pulse Welding (2009)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kumai
  • 学会等名: International Conference of PFAM XVIII
  • 発表場所: 東北大学(仙台)
  • 年月日: 2009-12-14
• [学会発表] Similar and Dissimilar Metal Joining using Magnetic Pulse Welding (2009)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kumai
  • 学会等名: The 18^<th> International Symposium on Processing and Fabrication of Advanced Materials,(招待講演)
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] Microstructure of Magnetic Pulse Welded Metal/Metallic Glass Interface (2009)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Watanabe, Go Hagimoto and Shinji Kumai
  • 学会等名: The 18^<th> International Symposium on Processing and Fabrication of Advanced Materials
  • 発表場所: Sendai, Japan