接合部および先端複合材料の界面挙動の力学・物性

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01647004
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 岩本 信也 大阪大学, 溶接工学研究所, 教授 (40028973)
• 研究分担者: 香川 豊 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (50152591) ; 大塚 昭夫 名古屋大学, 工学部, 教授 (60022993) ; 須賀 唯知 東京大学, 工学部, 助教授 (40175401) ; 井関 孝善 東京工業大学, 原子炉工業研究所, 教授 (10016818) ; 石田 洋一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60013108)
• キーワード: 高分解能電子顕微鏡 / AgーCuーTi合金 / メカニカルポリシング / Nb / Al_2O_3接合体 / Si_3N_4 / Al_2O_3 / Nb接合体 / Si_3N_4TiC複合体 / マルチプルフラクチャー試験 / 3点曲げ静疲労試験

研究概要

材料グループとして、石田はNb/Al_2O_3の接合界面の微細構造を高分解能電子顕微鏡で解析し、(0001)Al_2O_3(111)Nb面で、両者の格子定数に関して2%程度の差しかないのにステップ構造をとることを明らかにした。次にこのような構造の破壊状況を計算シミュレーションにより追跡し、NbのI原子層だけがAl_2O_3の表面に残存することを得、ESCAの結果からのNb○NO存在確認と一致することを示した。井関はAgーCuーTi合金ろうを用いたSiC同志の接合にさいして、接合時のふん囲気と温度により接合強度が大きく異なることを明かした。須賀はSi_3N_4の表面処理として酸化クロム砥粒を用いるメカニカルポリシング法の適用効果と、さらにSi_3N_4/Al_2O_3/Nbの接合を真空度を変化させた場合の接合強度の対比を行った。その結果、高温高真空の場合Si_3N_4が分解しAl_2O_3層を拡散しNbのけい化物を形成することから接合温度が低下するとしている。前田は、Al_2O_3/Al接合に於けるAl皮膜形成にさいして皮膜厚が接合強度に効かないこと、Si_3N_4ーTiC複合体とNi基合金の中間層として、TiをN_2ガス中でスパッタさせた場合、TiとTiNの組成勾配中間層における折出層の密着性に問題があることを指摘した。
力学グループとして、大塚はSi_3N_4の場合の引張強度の応力繰り返し依存性が材料中の欠陥に支配されることを見出した。大蔵、香川は、SiC/Ti複合体を作成し、引張り試験、マルチプルフラクチャー試験を実施し、界面せん断強度に対して温度、時間、圧力の順に影響の大きいこと、界面せん断強度が大きいほど室温引張り強度が大になるとしている。小幡は、Si_3N_4/AgーCuーTi/S45Cの接合体の3点曲げ静疲労試験での安定破壊として、界面の微視割れ、界面はく離が生じるものとしている。AE測定から破壊は破断前の極めて短い時間のうちに起きることを確認し破断時間によりほとんど影響を受けないことを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] K.Ikegami,T.Takesita K.Matsuo,T.Sugibaysi: "Strength of Adhesively Bonded Scarf Joints between Glass Fiber Reinforced Plastics and Metals" Proceeding Structural Adhesive in Engineering II. 157-159 (1989)
• [文献書誌] T.Izeki,Yano.Kaku: "SiC活性金属ろう付けにおけるぬれと反応生成物の物性" セラミックス論文誌. 97 7. 710-14 (1989)
• [文献書誌] Kaku.T.Izeki: "SiCのAgーCuーx%Tiろう材合金によるぬれと接合" セラミックス論文誌. 24 12. 1151-56 (1989)
• [文献書誌] T.Izeki: "セラミックス接合体とその界面" セラミックス誌. 98(6).
• [文献書誌] R.Maeda H.Yamamoto: "Low temperature bonding using friction in a vacuum" Proceeding of the MRS Internation al Meeting on Advanced Materials. 18. P.263 (1989)
• [文献書誌] 前田龍太郎、山本英雄: "スパッタ中間層を利用したアルミナとアルミニュウム合金の真空中低温接合" 機械技術研究所所報.
• [文献書誌] Suga.Suzuki,Miyazawa: "窒化けい素焼結体のメカノケミカルポリシング" 精密工学会誌. 55 12. P.2247 (1989)
• [文献書誌] 市川昌弘: "界面き裂の解析に対する二、三の考案" 日本機械学会第67期通常総会講演会講演論文集. Vol.A. 72-74 (1990)
• [文献書誌] 市川昌弘: "異材界面き裂の弾性解析と接合体の強度評価に関する考察" 日本機械学会論文集(A). 58. (1992)
• [文献書誌] N.Iwamoto,N.Umesaki K.Ohnishi: "Silicon Carbide Joining with NiーBased Alloys" Proc.1st Japan Int'l SAMPE Symp. 1424-29 (1989)
• [文献書誌] N.Iwamoto,Y.Makino,H.Yokoo: "Interfacial Reaction Between Zirconia and Carbon Steel" Ceram.Bng.Sci.Proc. 10. 1722-1734 (1989)
• [文献書誌] Y.Haibara,N.Umesaki,N.Iwamoto: "Silicon Nitride Joining with Glasses in the System CaOーSiO_2" Ceran.Bng.Sci.Pro. 10. 1761-1785 (1989)
• [文献書誌] N.Iwamoto T.Suga(Editor): "MetalーCeramic Joints" Material Reserch Society, P.285 (1989)
• [文献書誌] N.Iwamoto: "“Joining of Si_3N_4"SiliconーNitrideーI" Elsevier Applied Science, 121-156(P.160) (1989)
• [文献書誌] 岩本信也: "“表面改質材料"金属間化合物ハンドブック" サイエンスフォーラム, 346-420(p.451) (1989)