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2017 年度 実績報告書

次世代固相接合材料プロセス開発を支えるマイクロスケール材料強度学の基盤技術開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H05501
研究機関東北大学

研究代表者

市川 裕士  東北大学, 工学研究科, 助教 (80451540)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード材料設計 / プロセス / 物性 / 評価 / 材料力学 / 溶射 / 接合 / 電子顕微鏡
研究実績の概要

本研究では「固相接合材料界面の特異な組織学的知見」と「収束イオンビーム加工観察装置(FIB)内で行う微小強度試験法」を発展させ微小領域の材料強度学の学術基盤を構築し,コールドススプレー法に代表される固相接合現象の本質的理解および広範囲への展開を目的とし,今年度は下記の2つの項目について検討 を重ね.コールドスプレー法でアルミニウム基材上に成膜した銅皮膜に関して以下のような成果を得た.
EBSD法を用いて皮膜内部に存在する粒子界面での結晶方位・粒径情報を取得し,界面の結晶粒径と局所界面強度の関係を評価した.その結果,界面近傍の結晶粒径が小さな領域では局所界面強度が上昇することを明らかにした.しかし,結晶粒径と局所界面強度の関係は一般に知られているホールペッチの関係では説明できない傾向出会った.本プロセスにおいて結晶粒径は施工(粒子衝突)時の変形履歴に強く依存し,粒子が大きく塑性変形した箇所では結晶粒径が小さくなる.そのため局所界面強度は不均一であり施工時の変形履歴に強く依存することを明らかにした.
本年度は新たにオージェ電子分光法により界面強度測定後の試験片の界面に存在する残留酸化皮膜の評価を実施した.これにより破断面で;の接合状態と酸化皮膜の残存状態の関係を評価した結果,良好な接合を得た箇所では酸化皮膜が完全に除去されていることを明らかにした.この事実から施工時に大きく塑性変形することで酸化皮膜が除去された新生面が生成され接合するという固相接合現象の本質を明らかにした.この現象は他の固相接合プロセスでも同様であると考えられ,いかに効率よく小さなエネルギーで新生面を生成させ,材料同士を接触させるかが新しい固相接合プロセス実現の鍵となることを見出した.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] MinesParisTech/INSA Lyon(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      MinesParisTech/INSA Lyon
  • [学会発表] Microscale adhesion strength evaluation of cold sprayed copper deposit2017

    • 著者名/発表者名
      Yuji ICHIKAWA, Ryotaro TOKORO, Kazuhiro OGAWA
    • 学会等名
      ITSC2017 (International Thermal Spray Conference and Exposition 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] 超微小引張試験を用いたコールドスプレー金属皮膜の局所接合強度信頼性評価2017

    • 著者名/発表者名
      所竜太郎,市川裕士,小川和洋
    • 学会等名
      日本材料学会 第66期通常総会・学術講演会
  • [学会発表] コールドスプレー金属金属皮膜の局所的な強度に及ぼす残留酸化皮膜の影響2017

    • 著者名/発表者名
      所竜太郎,市川裕士,小川和洋
    • 学会等名
      一般社団法人 日本溶射学会 第 106 回(2017年度秋季)全国講演大会

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公開日: 2018-12-17  

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