| 研究課題/領域番号 |
19H02461
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
井上 裕滋 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (60373693)
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| 研究分担者 |
門井 浩太 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (40454029)
鴇田 駿 大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (60807668)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ステンレス鋼 / 溶接金属 / 異相界面 / δフェライト / オーステナイト |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ステンレス鋼溶接金属中のδフェライトとオーステナイトの異相界面の性格制御に基づく高耐食溶接金属を創成するために、レーシーδフェライトの生成を促進させる材料設計・開発原理の構築を目的としている。連続したレーシーδフェライトが生成するための条件は、溶接凝固時に、①母材からエピタキシャル成長で生成する溶接金属のオーステナイトの<100>方向が溶接熱源方向とほぼ一致すること、②エピタキシャル成長を続けるオーステナイト上でδフェライトがそのオーステナイトとK-S関係を満たして核生成し、かつ、核生成したδフェライトの<100>方向が溶接熱源方向とほぼ一致することの２点である。
初年度である2019年度は、母材からエピタキシャル成長で生成する溶接金属のオーステナイトの結晶方位を制御するために、高速でスキャンさせたディスクレーザ溶接を用いて、レーザヘッドの傾き、スポット径、溶接方向、レーザ出力、溶接速度等を種々変化させて溶接金属のオーステナイト成長方位を調査し、母材から垂直方向にオーステナイトの<100>方向を平行に成長させる最適条件として、レーザヘッドの傾き：15゜、溶接方向:前進角、レーザ主力：9.75kW、溶接速度：1m/min、入熱：5.85kJ/cmを見出した。さらにこの溶接金属の上に2パス目の溶接を行い、レーシーδフェライトの生成に及ぼす2パス目の溶接条件について検討中である。また、組織制御に影響を及ぼす最高温度および冷却速度の影響を調査するための高周波誘導加熱装置を導入した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
連続したレーシーδフェライトが生成する条件を満足させるため、母材からエピタキシャル成長で生成する溶接金属のオーステナイトの結晶方位を制御する目的で、高速でスキャンさせたディスクレーザ溶接を用いて、レーザヘッドの傾き、スポット径、溶接方向、レーザ出力、溶接速度を種々変化させて溶接金属のオーステナイト成長方位を調査した。その結果、母材から垂直方向にオーステナイトの<100>方向を平行に成長させる条件として、レーザヘッドの傾き：15゜、溶接方向:前進角、レーザ主力：9.75kW、溶接速度：1m/min、入熱：5.85kJ/cmを見出し、この条件をオーステナイト生成のための最適条件と決定した。さらにこの溶接金属の上に2パス目の溶接を行い、レーシーδフェライトの生成に及ぼす2パス目の溶接条件について検討中であり、2パス目の成長方位がレーシーδフェライトの生成に影響を及ぼしているとの結果が出始めており、2年目以降で具体的な溶接条件等を見極める予定であり、当初の計画通りに進捗している。また、組織制御に影響を及ぼす最高温度および冷却速度の影響を調査するための高周波再現熱サイクル試験機を当初の計画通り2019年度中に導入を完了し、今後、この装置を使用して詳細を検討する予定である。また、組織観察用に当初の計画通りデジタルマイクロスコープを購入した。
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| 今後の研究の推進方策 |
レーシーδフェライトの生成を促進させるためには、母材から<100>方向が溶接熱源方向に向かって成長したオーステナイト上でδフェライトがそのオーステナイトとK-S関係を満たして核生成し、かつ、核生成したδフェライトの<100>方向が溶接熱源方向とほぼ一致することである。そこで、2パス目の溶接について、溶接方向、レーザ出力、溶接速度等を変化させて調査を行い、レーシーδフェライトの生成を促進する溶接条件の確立を目指す。また、この時のδフェライトとオーステナイト間の結晶方位関係を明らかにするとともに、高周波再現熱サイクル試験機を用いた実験結果より、詳細なレーシーδフェライトの形成機構を提案する。提案された形成機構について、その機構の妥当性の検証する、もしくは、その機構を用いたδフェライト形態の制御方法を提案する。最後に、新しいδフェライト形態制御方法を用いて作製した溶接金属を用いて耐食性評価を行い、異相界面の性格制御に基づく高耐食溶接金属創成技術を確立する。
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