摩擦肉盛技術と摩擦攪拌接合技術を応用した板材の高機能化

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17560640
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 時末 光 日本大学, 生産工学部, 教授 (70059319)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 数良 日本大学, 生産工学部, 教授 (00060145)
• Keywords: 摩擦肉盛 / 摩擦撹拌接合 / 肉盛金属 / 肉盛層 / 肉盛材 / アルミナ粒子 / 比摩耗量

Research Abstract

本年度は,A5052合金板(150^L×50^W×5^tmm)表面の高機能化を目的に,以下の実験を行った。
1.アルミナ粒子を25%分散したA6061合金丸棒(φ19×100^Lmm)を肉盛金属に用いて摩擦肉盛を行い,得られた肉盛材の外観観察,巨視的・微視的組織観察,硬さ試験および摩耗試験を実施した。その結果,(1)肉盛層は同種材肉盛と同様に肉盛中心より前進縁側へ偏る。(2)肉盛層の幅,長さ,厚さは,いずれも同種材肉盛に比べて小さく,かつ肉盛金属からのばりの排出量は多く,肉盛効率は約45%であった。(3)肉盛材中央断面の組織観察から,肉盛金属に含有するアルミナ粒子が基材部に入り込む現象が観察された。(4)肉盛材横断面の接合界面より約1mm程度の範囲の軟化域が基材部に認められた。(5)肉盛材の比摩耗量は同種材肉盛材に比較して著しく小さく,耐摩耗性の向上が認められた。以上の結果より,アルミナ粒子分散金属基複合材料を肉盛金属に使用すれば耐摩耗性は向上するが,肉盛効率向上の手法の開発が必要であることが明らかとなった。
2.A5052合金丸棒(φ20×100^Lmm)に直径5〜10mm,深さ40mmの穴加工を行い,この穴にアルミナ粒子を充填したものを肉盛金属に用い,基材表面へのアルミナ粒子分散を試みた。その結果,(1)肉盛層の外観は同種材肉盛と類似の様相である。(2)摩擦圧力が小さい場合はアルミナ粒子の外部への飛散が著しい。(3)肉盛材横断面の組織観察から肉盛層内にはアルミナ粒子が層状に分布した。(4)アルミナ粒子は肉盛層中央部より外側に多く分布した。(5)肉盛効率は肉盛金属の穴径拡大に伴い低下する。これらのことより,穴にアルミナ粒子を充填した肉盛金属を用いることで板材表面にアルミナ粒子の分散が可能なことを得た。