| 研究概要 |
コールドスプレー法は圧縮気体により,数十μmオーダーの金属微粒子を亜音速から超音速レベルにまで加速し,固相状態のまま基材に衝突・堆積させることにより皮膜や厚いスプレーフォーミング(積層体)を形成させる技術である.コールドスプレー法の産業分野での実用化には科学的な根拠に基づく皮膜・基材間の密着強度の保証が必要不可欠である.過去の研究により粒子・基材間での真の接触面が密着強度を担保していると予想される.
オージェ電子分光分析(AES)は、表面数nm層に存在する元素を分析することが可能な計測方法である.そこで,本研究ではAES内に設置した高真空環境中引張試験装置で密着強度試験を行い,試験後の破面をAES分析に供し,粒子・基材間の真の接触面積を実測し,粒子変形挙動FEM解析結果を併用することで,密着強度予測モデル確立を目標とする.
本年度はコールドスプレーで試作した銅積層体から引張試験片を作製し,その強度特性についての検討を行った.その結果,積層体のヤング率は同組成のバルク材とほぼ同等であることが確認されたが,塑性変形を起こさずに脆性的に破壊した.また,この際の破断強度はバルク材の降伏強度よりも高かった.破面のSEM観察結果を行い,この脆性的な破壊の理由を検討した結果,破壊は粒子・粒子界面で発生していることを確認した.特に粒子・粒子間界面を詳細に観察した結果,接触面全体で粒子間の付着が生じているわけではなく,接触面の一部,すなわち真の接触面でのみで付着が生じ,そこが全体の強度を支えていることが確認された.このことから,この微小領域での強度特性が皮膜・積層体全体の強度を支配していることを明らかにした.
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