金属組織制御の新学理に基づく短パルスレーザ誘起圧力波支援高速レーザ溶接法の開発

基于金属组织控制新原理的短脉冲激光诱导压力波辅助高速激光焊接方法研究

基本信息

批准号：
20H02048
负责人：
佐野智一
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、金属組織を作り込むときに通常考慮される「温度場」だけでなく、これまで無視出来るほど小さかった「圧力場」を新たに取り入れることによって、これまでに無い新しい金属組織制御法の基盤となる新しい学理を構築する。具体的には、液相から凝固が開始する際に圧力を印加し微細な凝固組織を形成する学理（新学理A）と、固相に衝撃波を印加し通常の塑性変形では考慮されない転位生成を陽に考慮し効率的に塑性変形を誘起する学理（新学理B）である。本研究の目的は、この新しい学理を基に、ナノ秒レーザ誘起圧力波とフェムト秒レーザ誘起衝撃波を「圧力場」として利用することによって、割れの無い高強度な溶接継手を実現する新しい高速レーザ溶接法を開発することである。2022年度は、これまで実施してきたプロセス1とプロセス2の融合であるプロセス3を実施した。＊プロセス1：新学理Aに基づき、レーザ溶接中に溶接部近傍にナノ秒レーザを照射し、ナノ秒レーザ誘起圧力波によって溶接金属の組織を微細化することによって高強度化するプロセス、＊プロセス2：新学理Bに基づき、レーザ溶接中に溶接部近傍にフェムト秒レーザを照射し、フェムト秒レーザ誘起衝撃波によって熱影響部をピーニングし高強度化するプロセス、＊プロセス3：プロセス1とプロセス2を組み合わせることによって、単なるプロセスの足し合わせではなく、圧力波と衝撃波の重畳効果によって溶接部全体（溶接金属＋熱影響部）の強度を向上させるレーザ溶接プロセス

在这项研究中，除了创建金属结构时通常要考虑的“温度场”之外，我们还新引入了一个小到可以忽略不计的“压力场”，建立了一个新的理论。的基础具体来说，我们正在研究从液相开始凝固时施加压力以形成精细凝固结构的理论（新理论A），并对固相施加冲击波以产生通常塑性变形中未考虑到的位错。是一种明确且有效地考虑诱发塑性变形的理论（新理论 B）。本研究的目的是开发一种基于这一新原理的新型高速激光焊接接头，利用纳秒激光诱发压力波和飞秒激光诱发冲击波作为“压力场”，实现无裂纹、高强度焊接。目标是开发一种焊接方法。 2022 财年，我们实施了流程 3，它是我们迄今为止实施的流程 1 和流程 2 的融合。 *工艺1：基于新原理A，激光焊接时在焊缝附近照射纳秒激光，通过纳秒激光诱导压力波细化焊缝金属组织，提高其强度。 *工艺2：基于。根据新原理B，激光焊接时在焊缝附近照射飞秒激光，飞秒激光*工艺3：通过组合工艺1和工艺2，通过压力波和冲击波的叠加效果对整个焊接区域进行喷丸处理，而不是简单地将工艺添加在一起，从而提高（焊缝金属+热影响）的强度。区）

项目成果

期刊论文数量（26）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Microstructure and mechanical properties of additively manufactured CoCrW alloy using laser metal deposition

DOI：
10.1007/s40194-020-00926-y
发表时间：
2020-06
期刊：
Welding in the World
影响因子：
2.1
作者：
Masashi Miyake;T. Matsuda;T. Sano;A. Hirose;Yasutomo Shiomi;M. Sasaki
通讯作者：
Masashi Miyake;T. Matsuda;T. Sano;A. Hirose;Yasutomo Shiomi;M. Sasaki

銅のフェムト秒レーザ駆動衝撃変形

飞秒激光驱动铜的冲击变形

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
江頭尚弥;松田朋己;奥地拓生;瀬戸雄介;伊藤佑介;菖蒲敬久;中新信彦;犬伏雄一;富樫格;宮西宏併;佐野智一
通讯作者：
佐野智一

A Mechanism for Inducing Compressive Residual Stresses on a Surface by Laser Peening without Coating

无涂层激光喷丸在表面诱导残余压应力的机制

DOI：
10.3390/met10060816
发表时间：
2020
期刊：
Metals
影响因子：
2.9
作者：
Sano Yuji;Akita Koichi;Sano Tomokazu
通讯作者：
Sano Tomokazu

High-efficiency microdrilling of glass by parallel transient and selective laser processing with spatial light modulator

通过空间光调制器的并行瞬态和选择性激光加工对玻璃进行高效微钻孔

DOI：
10.1016/j.optlastec.2022.108306
发表时间：
2022
期刊：
Optics & Laser Technology
影响因子：
0
作者：
Yoshizaki Reina;Ito Yusuke;Ogasawara Kazuma;Shibata Akihiro;Nagasawa Ikuo;Sano Tomokazu;Nagato Keisuke;Sugita Naohiko
通讯作者：
Sugita Naohiko

Improving fatigue properties of friction stir-welded/laser-welded 2024 aluminum alloys using dry laser peening

使用干式激光喷丸改善搅拌摩擦焊/激光焊接 2024 铝合金的疲劳性能