高エネルギービーム支援その場形成法による金属基複合材料の接合

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555186
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中田 一博 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (80112069)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 園田 弘文 日鉄溶接工業株式会社, 機器事業部, 部長(研究職) ; 田中 学 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (20243272) ; 牛尾 誠夫 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (80029248)
• Keywords: 高エネルギービーム / レーザービーム / その場形成 / 金属基複合材料 / アルミニウム / セラミックス粉末 / 接合 / 表面溶融

Research Abstract

金属基複合材料を極限環境下でも耐えうる構造物に組み上げるために,複雑な部材を材料に一体化して接合できる新しい接合法の出現が強く求められている。
本研究では,全く新しい発想に基づき「高エネルギービーム支援その場接合法」を開発し,金属複合材料の新接合法として適用し,実用化することを目的とする。すなわち,高エネルギービームにより金属基複合材料表面を表層溶融し,そこに直接,新たに金属基複合層をその場形成することにより,母材金属基複合材料と同等の特性を有する接合部を形成するプロセスを開発し,実用化研究を行うものである。本年度に得られた主な研究結果は以下のとおりである。
1.高エネルギービーム紛体接合システム開発
高エネルギービーム紛体接合装置を新設した。そして,本装置を用いて,高エネルギービームにより複合材母材を表層溶融し,Al合金粉末とセラミックス粒子を高エネルギー中を通して接合部に投入し,母材と同等の粒子分散複合材から成る接合部をその場形成するシステムを開発した。
2.開発した高エネルギービーム紛体接合システムによる接合実験
市販Al基複合材料であるアルミナセラミックス粒子分散複合材を対象とした接合実験を行い,接合特性に及ぼす接合パラメーターの影響を明らかにするとともに,接合条件の最適化を行った。
3.計算機シミュレーションによる接合機構解析
接合部表層溶融部内の流体解析による粒子均一分散モデルおよび熱伝導解析による母材/接合界面の溶融状態及び熱影響の予測モデルに対する初期シミュレーションモデルの検討を行った。