| 研究課題/領域番号 |
22K18893
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 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) |
2022-06-30 – 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 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 異種材接合 / ハイエントロピー合金 / ハイエントロピ―効果 / 低拡散効果 / 界面反応 / 溶接・接合 / ハイエントロピー / 低拡散 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
異種材接合は、材料を適材適所に用いる“マルチマテリアル化”に不可欠な技術である。多くの異種材接合では、異方性が高く脆性的な反応層が界面に形成されるため、優れた接合強度と信頼性を確保できない。一方、5種類以上の元素をほぼ当量混合したハイエントロピー合金には特異な効果があり、「ハイエントロピー効果」は、界面反応において、異方性が低く延性的な反応層をもたらす可能性があり、「低拡散効果」は、反応層の形成反応を抑制しうることが期待される。本研究では、異種材界面でのハイエントロピー効果と低拡散効果を実験的に解明するとともに、これら効果を異種材接合に積極的に活用した画期的な異種材接合技術の確立に挑戦する。
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| 研究成果の概要 |
ハイエントロピー合金を異材接合に用いることで、低拡散効果と反応層のハイエントロピー効果の発現を目指し、2種類のハイエントロピー合金とAl合金の接合界面における反応層の生成・成長挙動とミクロ組織・機械的特性を調べた。カンター合金を用いた場合、Al合金との接合界面において反応層の成長抑制が見られ、反応層の硬さ低下が生じた。カンター合金をインサート材として利用したAl/Fe接合を実施した結果、得られた接合継手はAl合金母材で破断し、高い破断強度を達成できる可能性が示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
異材接合における反応層は、力学負荷により界面破断をもたらし、継手強度を低下させるため、反応層の生成・成長挙動とミクロ組織は異材接合での重要な学術データと言える。本研究では、2種類のハイエントロピー合金とAl合金の接合界面における反応層の成長挙動とミクロ組織に関する知見を提供している。また、ハイエントロピー合金の中には、Al合金との接合界面で反応層の成長抑制と硬さ低下をもたらすものがあり、インサート材として利用することで、異材継手の力学特性を向上させる可能性が示唆された。この結果は、異材接合のメリットを有効に活用できていない現状を打破できる可能性を示しており、社会的意義も高い。
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