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2014 年度 実績報告書

レーザ照射部の溶接ポロシティ制御によるその場局所マイクロポーラス金属の創成

研究課題

研究課題/領域番号 25289240
研究機関大阪大学

研究代表者

川人 洋介  大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (70379105)

研究分担者 川上 博士  三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00252338)
片山 聖二  大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (10144528)
村川 英一  大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (60166270)
西本 浩司  阿南工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40501169)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードレーザ / 溶接・接合 / ポロシティ / 制御 / その場局所 / マイクロポーラス / 金属
研究実績の概要

低炭素社会では、金属の軽量化と高機能化が同時に必要で、ポーラス金属は期待される材料である。本研究では、レーザ照射された金属部に生じる空孔(溶接ポロシティ)を、その場局所に、密度、サイズ及び形状まで高度に制御したマイクロポーラス金属を世界に先駆けて創成する為の基盤的な研究を実施した。本年度は、昨年度に得られた研究成果を踏まえ、ポロシティ制御によりその場局所に制御されたチタンのマイクロポーラス金属を創成し、創成したポーラス金属のX線CTによる微細構造解析を行い、機械的性質及び熱伝導性等の材料性能評価も実施した。
ポロシティ制御によるその場局所マイクロポーラス金属の創成:レーザ適応制御は、人間に例えると、モニタ(目)の情報で、適応制御アルゴリズム(頭)で判断し、適切な指令をレーザ発振器(手)に与える自己完結型の制御である。溶融池からの熱放射と、キーホールの成長速度との対応づけを行い、所定の位置(キーホール底部)に高確率で空孔を生成できた。また、微細空孔を二次元的にワンパスで分布させる特定の加工条件の存在が示唆された。
ポーラス金属の微細構造解析、材料性能評価及びデータベース構築:創成したポーラス金属に対し、内部構造をX線CTで測定した結果、チタンの空隙は球形であった。一方、X線観察しやすい対象として、先駆的にレーザ溶接を実施したアルミニウム合金では、球形だけでなく、ライン形状の空隙が得られ、異方性を材料に付加できる可能性が示唆された。

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

昨年度に得られた研究成果を踏まえ、ポロシティ制御によりその場局所に制御されたチタンのマイクロポーラス金属を創成し、創成したポーラス金属のX線CTによる微細構造解析を行い、機械的性質及び熱伝導性等の材料性能評価についても実施した。よって、研究は予定通り進捗していると考える。

今後の研究の推進方策

研究を進め、実験することで新しい事実が得られた。具体的は、100μm以下の微細空孔が二次元的に分布する特定の条件や異方性を材料に付加できるライン形状の空隙等である。このような新しい知見を本研究に取り組み、新しい研究分野の創出及び産業界への展開へ繋げていくことを図る。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] ステンレス鋼の高輝度・高出力レーザ溶接時の溶融池内湯流れに及ぼす溶接速度の影響の三次元X線透視その場観察法による解明2015

    • 著者名/発表者名
      川人 洋介,上村 洋輔, 土井 雄一朗,水谷 正海, 西本 浩司, 川上 博士, 田中 学, 藤井 英俊, 中田 一博,片山 聖二
    • 雑誌名

      溶接学会論文集

      巻: 33-1 ページ: 13-19

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 三次元X線透過観察法によるスパッタの形成機構の解明2014

    • 著者名/発表者名
      上村 洋輔
    • 学会等名
      溶接学会 平成26年度 秋季全国大会
    • 発表場所
      富山県
    • 年月日
      2014-09-10 – 2014-09-12

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公開日: 2016-06-01  

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