| 研究課題/領域番号 |
21H01662
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
佐藤 裕 東北大学, 工学研究科, 教授 (00292243)
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| 研究分担者 |
鴇田 駿 東北大学, 工学研究科, 助教 (60807668)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
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| キーワード | 異材接合 / Al/Fe接合 / 反応層 / 元素添加 / 機械的性質 / ミクロ組織 / 溶接・接合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
異材接合は豊かな社会構築に不可欠な技術であるが、接合時に脆弱な界面層が形成されるため、求められる接合強度を達成することは難しく、汎用化に至っていない。研究代表者らは、種々の異材接合において、界面への元素添加により接合強度を大幅に向上させることに成功した。しかし、既存の材料強度学に基づいて界面層の強度発現機構を定量的に説明するに至っておらず、強度発現因子の形成機構に及ぼす合金元素の影響も解明されていない。本研究では、Al合金と鋼の異材接合を対象とし、“界面層の強度発現機構”と“界面層の材料組織学的な強度発現因子の形成機構と合金元素の影響”を明らかにすることを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、Al／Fe異種金属接合におけるZn添加、Zn+Ni複合添加、およびNi添加による界面強度発現機構の解明を目的とした。界面ミクロ組織観察やナノインデンテーション試験から、Zn添加およびZn+Ni複合添加はFe－Zn系化合物の形成に起因する界面層の硬さ低下、またNi添加は微細なη-Fe2Al5相の形成に起因する内部にFeを多く含まない密な界面層の形成が、それぞれAl／Fe異種金属接合における界面強度発現に寄与することが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の過程で、Al／Fe異種金属接合体の破壊は界面層におけるき裂の発生によって支配され、その接合強度は界面層におけるき裂発生応力と相関があることが示唆された。したがって、き裂の発生起点を抑制した界面層の設計を達成することができれば、Al／Fe接合に限らず、界面層を介して接合が達成されるAl／Cu、Al／Mg、Fe／Tiなどの異材接合についてもさらなる界面強度向上が期待される。そのため、異材接合の高強度化のための指針を提示した本研究は、学術的および社会的にも有用といえる。
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