2015 Fiscal Year Annual Research Report
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
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25289240
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
川人 洋介 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (70379105)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
西本 浩司 阿南工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40501169)
村川 英一 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (60166270)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | レーザ / 溶接 / ポロシティ / 制御 / その場局所 / マイクロポーラス / 金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。平成25年度および平成26年度に得られた研究成果を踏まえ、鉄鋼材料に対して、チタン度と同様に、種々のレーザ溶接条件におけるポロシティ生成条件を検討し、ポロシティについて高輝度X線透過三次元観察による生成過程の明確化および流体解析粒子法に基づく生成機構の解明に取り組んだ。また、レーザ照射部の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、その場局所ポーラス金属の微細構造解析及び材料性能評価を行った。特に本年度は、粒子法（数値計算手法）とX線その場観察（実験）を組み合わせて、ステンレス鋼とチタンの二種類の材料に対して、レーザ溶接時のキーホール（溶融池のレーザ照射部に形成される深い穴）形成機構時に最も重要な因子である蒸発量を定量的に評価できた。その結果、キーホール底のレーザによる加熱から，レーザ光の多重反射を含むキーホール壁面の加熱に移行することが明らかになった．その際、レーザ誘起プルーム等のレーザと物質の相互作用によって、キーホール底にレーザが集中すると、ポロシティの原因であるキーホールの不安定を引き起こす可能性が示唆され、ポロシティ形成機構に関する新しい考えが得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
粒子法とX線その場観察を用いたレーザ溶接時のキーホール形成機構解明に関して2本の査読付き論文への掲載が決定しており、予定通りに研究は進捗している。また、本研究成果で、社会人の博士号を1名輩出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
提案時の研究計画の通り進めていく。特に、本研究でレーザ溶接に特化して開発した流体解析粒子法の解析結果から新しい考えが導き出さており、本流体解析粒子法の可能性についても見極めていく。
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