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TiCN粉末、フェロアルミニウム粉末、およびFe粉末を所定比に秤量し、転動型ボールミルにて湿式混合を行った粉末を、パルス通電焼結装置により焼結を行った材料を摩擦攪拌接合用ツールとして採用した。
ツールは形彫り型放電加工機にて直径6mm、長さ15mm、プローブ径1mm、プローブ高さ0.8mmの形状に加工し、摩擦攪拌接合実験を行った。ワークにはS45Cを使用した。摩擦撹拌接合後ツールの形状測定・観察、ならびにワークの継手強度評価を行い、適用の可能性を検討した。TiCN-FeAlツールに供した焼結体の硬度、抗折力はそれぞれ1180Hv、1900MPaであり、比較ツールは、硬度1700HV、抗折力2450MPa以上の超硬合金を同じ形状に成形加工したものを用いた。
FSWツールでは、ショルダー部付近において、最も高温となるため、比較ツールではショルダー部直下の大気に暴露されている部分において酸化が発生した。また、３次元プロフィルを計測したところ、直径が160ミクロン増大しており、ショルダー部において若干変形したことがわかった。他方、TiCN-FeAlツールでは加工後も目立った変化は無く、また付着等もほとんど確認されなかった。3次元プロファイル測定においても、使用前後において、有意な差は無く、ツールに損傷が無いことが確認された。以上の結果からTiCN-FeAlツールは、鉄鋼系材料の摩擦攪拌接合用ツール材として有望であることがわかった。
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