Clarification of fatigue fracture mechanism on dissimilar joint by FSW and improvement of reliability the joints

FSW阐明异种接头疲劳断裂机理提高接头可靠性

基本信息

批准号：
19K04100
负责人：
岡根正樹
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute of Technology, Toyama College
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，マルチマテリアル構造を視野に入れた，摩擦攪拌接合（FSW）による異種金属接合材の疲労強度特性を検討する研究の一環として，疲労破壊のメカニズムを明らかにし，より高強度で信頼性の高い異種金属接合体を創製するための最適接合条件の構築に寄与することを目指すものである。2022年度は，前年度に引き続き，①ADC12とS45C接合体の疲労特性の検討を行った。また，②デジタル画像相関法（DIC）を用いて，S45C/A6063接合体の，応力負荷にともなう変形の分布のようすを計測した。①については，前年度までの研究で，ADC12の母材部では針状のケイ素（Si）が分散していたが，接合領域（攪拌部）では，Siが細かく砕かれ，粒状に分散していることが明らかとなっている。この接合体より疲労試験片を機械加工し，応力比R=-1ならびにR=0.1の条件で疲労試験を行った。その結果，接合材の疲労強度はR=-1の場合は117MPa程度で，R=0.1の場合は72MPa程度であった。ADC12母材の疲労強度と比べると，R=-1の場合は15%程度の低下であったが，R=0.1の場合は，母材部の強度と，ほぼ同程度ということがわかった。また，いずれの応力比でも，疲労破壊の発生位置は，接合時におけるADC12内の攪拌部と母材部の境界近傍，もしくは母材部内であった。②の検討では，S45C/A6063試験片に静的な荷重を負荷しながら，変形のようすをデジタル画像相関法を用いて計測した。その結果，A6063内の軟化領域では，軟化の程度，すなわち硬さに違いがあっても，弾性変形状態においては，応力とひずみの関係には，ほとんど差違が認められないことがわかった。一方，塑性変形状態での変形については，軟化の程度が大きな領域，すなわち硬さが低い領域ほど，塑性変形が始まる応力レベルが低いこと，すなわち耐力が低いことがわかった。

这项研究旨在阐明疲劳失败的机制，并为创建最佳粘结条件做出创造，以创建更强大，更可靠的不同金属粘合材料，这是一项研究的一部分，该研究检查了使用摩擦式搅拌焊接（FSW）的疲劳强度特性（FSW），以多余的材料结构（FSW）使用多物质材料结构。在2022财年，在上一年之后，1）检查了ADC12和S45C关节的疲劳特性。 ②使用数字图像相关方法（DIC），测量了由于S45C/A6063结的应力载荷引起的变形分布。关于①，直到上一年的研究表明，针状硅（Si）分散在ADC12的基本材料部分，但在粘结区域（合成部分），Si被细碎并以颗粒形式分散。疲劳测试试样是从该键中加工的，在应力比r = -1和r = 0.1的条件下进行疲劳测试。结果，关节材料的疲劳强度约为117 MPa，r = -1，r = 0.1的疲劳强度约为72 MPa。与ADC12碱基材料的疲劳强度相比，r = -1的降低约为15％，但发现基本材料部分的强度大约与r = 0.1相同。此外，在任何应力比率上，疲劳失败发生在加入时或ADC 12中的搅拌部分和基本材料部分之间的边界附近发生，或者在基本材料部分中。在2中的研究中，使用数字图像相关方法测量变形行为，同时将静态负载应用于S45C/A6063样品。结果，发现，即使软化程度（即在A6063内的软化区域）的软化程度有所不同，弹性变形状态下的压力与应变之间的关系几乎没有差异。另一方面，发现在塑性变形状态下的变形，软化水平越大，即硬度越低，应力水平越低，即塑性变形越低，即强度越低。