| 研究課題/領域番号 |
62460189
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| 研究種目 |
一般研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
金属加工
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
須賀 唯知 東京大学, 工学部, 助教授 (40175401)
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| 研究分担者 |
舟久保 煕康 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (10010688)
松岡 信一 東京大学, 工学部, 助手 (60011152)
宮沢 薫一 (宮澤 薫一) 東京大学, 工学部, 助手 (60182010)
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| 研究期間 (年度) |
1987 – 1988
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| 研究課題ステータス |
完了 (1988年度)
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| 配分額 *注記 |
7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
1988年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1987年度: 5,000千円 (直接経費: 5,000千円)
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| キーワード | 超高真空 / 超音波接合 / セラミックス / 接合 / 常温接合 / 超高波接合 / 超高真空常温接合 / 金属とセラミックスの接合 |
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| 研究概要 |
超音波接合法は、0.1〜数秒程度で金属ー金属〜金属ーセラミックスを常温で接合できる方法として注目される。後者の場合、アルミニウムがアルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア等のセラミックスと大気中で接合できることがわかって来ているが、接合のメカニズムは明らかではない。そこで本研究は、雰囲気の制御が可能な装置を試作し、接合機構を解明することを目的とした。
試作装置は超高真空仕様のもので、超音波振動子をベローズを介して真空槽内に水平に引き込んでいる。出力は、1.2kW、18kHzである。接合は、振動子の先端と試料台の間で試料を適当な加圧力で押えながら超音波を印加して行う。アルミニウムは、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、ジルコニアと大気中での接合が可能であることを確認した。このうち、アルミニウムー窒化ケイ素の組合せにおいては、超高真空領域でも接合が可能である。また、銅ーセラミックスの場合、大気中でジルコニア、窒化ケイ素、アルミナと接合可能である。しかし、真空中では、銅ーセラミックス間の接合はむしろ困難であり、かつ、接合面は、大気中の実験に比べて清浄な面となっている。これは、接合性が雰囲気の影響を受けることを明瞭に示す。
接合性は、雰囲気ばかりでなく、超音波の印加圧力や印加時間に大きく影響されることも明らかになった。例えば、アルミニウムー窒化アルミニウムでは30MPa以上の加圧力、0.5秒以上の印加時間が接合のため必要であり、銅ーセラミックスの場合は、より長時間化高圧力化している。これは、摩擦現象による熱活性化過程の介在を示唆している。
接合素過程を、アトムガンを装備した表面活性化常温接合装置を用いて調べたところ、接合性は雰囲気によって影響されることが明らかになった。これは上述の超音波接合機構を支持する。
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