実験ならびに数値解析による異種金属電磁圧接界面形成機構の解明と接合条件の確立
【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 / 接合機構 / 接合条件 / 電磁圧接 / 接合界面形成機構 / アルミニウム
【研究成果の概要】
電磁圧接の接合条件、異種金属の接合界面形態、接合強度の相互関係について、実験的手法ならびに衝撃解析と熱解析をリンクさせた数値解析手法によって調査した。衝突点における両金属成分の分布（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、異種金属電磁圧接界面に特有な組織の形成機構を明らかにした。数値解析で得らえた接合界面近傍の物質移動、温度変化に基づいて再現された最終的な接合界面は、実験で得られた接合界面と定量的によく一致していた。
【研究の社会的意義】
異種金属接合は製品のマルチマテリアル化に欠かせないが、通常の溶融接合法や固相接合法は熱影響による組織変化や特性劣化が大きいため、異種金属接合には適用できない。電磁圧接は電磁力により異種金属を高速で傾斜衝突させ、固相状態で瞬間的に接合させる手法であり、どのような金属でも極めて強固に接合できる。本研究では、数μ秒間という極めて短時間に起こる金メタルジェットの放出と波状界面形成、局所的圧力・温度上昇とその後の急速冷却過程を数値解析して再現した接合界面が、実際の接合界面と極めてよく一致することを示したものであり、接合界面形成メカニズムの解明という学術的意義、最適接合条件の確立という社会的意義がある。
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)