異種金属衝撃圧接界面における非平衡相形成機構の解明
【研究分野】複合材料・表界面工学
【研究キーワード】
接合・溶接 / 構造・機能材料 / 異種金属接合 / 数値解析 / 衝撃圧接 / 非平衡相 / シミュレーション / 界面組織 / 異材接合 / 結晶成長
【研究成果の概要】
衝撃圧接法の1種である爆発圧接法に着目し、その圧接過程を5つに分類した。3種類のモデルを結合した複合数値解析手法を開発し、接合界面に形成する波状界面形態、界面での中間層の形成過程を再現した。数値解析結果は実際に得られた異種金属爆発圧接材の界面形態と定量的によい一致を示した。接合界面の推定冷却速度は、界面組織や非平衡相の生成を十分説明し得るものであった。
本研究で開発した数値解析モデルは、特徴的な異種金属爆発圧接界面形態や中間層形成のメカニズムを解明する上で非常に有益である。さらに本数値解析は、異種金属衝撃圧接材の界面形態、中間層や非平衡相の量の制御、それによる接合材の機械的特性の向上に役立つ。
【研究の社会的意義】
衝撃解析手法と熱解析手法をリンクさせることにより、実験的手法では再現できない異種金属衝撃圧接材の衝突点における両金属成分の分散（混合）挙動、衝撃圧接界面における圧力上昇と温度上昇、その後の熱拡散による冷却（温度低下）挙動をシミュレーションし、これを実際に得られた衝撃圧接界面組織と突き合わせることによって、世界に先駆けて非平衡相を含む中間層等、異種金属衝撃圧接界面に特有な組織の形成メカニズムを明らかにしている。よって、当該分野への学術的貢献は非常に大きい。さらに本研究によって、強度や信頼性に優れた異種金属接合材を作製するための指針が見出され、安心・安全な社会の構築に寄与するものとなっている。
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)