| 研究課題/領域番号 |
21K14425
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
成田 麻未 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40886727)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 爆発圧着 / アルミニウム合金 / マグネシウム合金 / 接合界面 / 中間層 / 接合強度 / 異種金属接合 |
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| 研究実績の概要 |
本テーマは，車体重量を抜本的に軽量化するための新規材料として期待されるマグネシウム合金を，軽量材料として広く用いられるアルミニウム合金と組合せ，輸送機器の適材適所に取り入れようとする研究である。これには信頼性の高い接合技術が必要であるが，両合金は難溶接材である。これを克服するために本研究では「爆発圧着（爆着）法」を適用した。爆着法は固相接合の一種であり，合材の上に配置した爆薬の一端を起爆することで，合材を母材に衝突させ接合する手法である。接合速度が高速であることから，両合金の接合時に問題となる「脆性的な金属間化合物」が界面に形成しづらくなる。さらには，爆着材の接合界面は波形状であり，アンカー効果による強度上昇が期待される。
本研究において，汎用マグネシウム合金（AZ31, AZ61およびAZ80）とアルミニウム合金（A6005C）を爆着法にて接合したところ，界面には極薄く中間層の形成が認められ，その厚みはマグネシウム合金の種類（アルミニウム濃度の違い）によって異なっていた。その他の接合手法では，接合界面に形成する中間層を1μm以下の厚みに制御することが困難であり，爆着法の有用性は明らかである。
また，実用上における，残留応力を取り除くための熱処理を考慮し，爆着材に対して熱処理を施すと，接合界面の中間層の厚みが大きくなり接合強度が低下した。一方，合金組成を変化させることによっても中間層の厚みは大きくなるが，接合強度の低下は小さい。これは，中間層を構成する金属間化合物相の差であり，熱処理材では脆いβ-Al3Mg2相が接合界面に形成することで接合強度を低下することを明らかにした。
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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
初年度及び二年度に計画していた内容についてはおおむね達成できており，マグネシウム合金およびアルミニウム合金の組成が爆着材の特性に及ぼす影響について明らかにしている。一方，三年度に計画していた，爆着に伴う残留応力と機械的特性の関係解明については，熱処理による残留応力変化の傾向を評価したものの，検討が不十分な状況である。特定の熱処理条件（100℃および200℃における特定の時間）の影響のみしか評価できていないため，熱処理条件をより幅広く設定し，中間層の形成挙動と共に，残留応力と機械的特性の関係について究明することが必要である。
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| 今後の研究の推進方策 |
【現在までの進捗状況】にも示した通り，熱処理条件を100℃以下～200℃までの間で設定し，爆着材の各種特性を評価する。また，爆着による残留応力発生のメカニズムや，その後の熱処理での応力緩和過程についても調査し，実用上，最適な熱処理条件を明確化する。なお，評価対象とする爆着材については，AZ31マグネシウム合金/A6005Cアルミニウム合金およびAZ80マグネシウム合金/A6005Cアルミニウム合金爆着材を用いる。両者は，マグネシウム合金中のアルミニウム濃度が異なっており，中間層の形成挙動も異なる。
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