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。

这项研究是研究通过搅拌摩擦焊 (FSW) 连接的异种金属的疲劳强度特性的研究的一部分，目的是为创建异种金属的最佳粘合条件做出贡献。具有高粘合性能的连接体。 2022年度，继去年之后，我们调查了（1）ADC12和S45C关节的疲劳特性。此外，（2）我们使用数字图像相关（DIC）来测量S45C/A6063接头由于应力加载而变形的分布。关于①，截至前一年的研究表明，针状硅(Si)分散在ADC12的母材中，但在焊接区域(搅拌区域)，Si被细碎并分散成颗粒状。是。由该接合体加工出疲劳试验片，在应力比R=-1、R=0.1的条件下进行疲劳试验。其结果，接合材料的疲劳强度在R＝-1时约为117MPa，在R＝0.1时约为72MPa。与ADC12母材的疲劳强度相比，发现当R=-1时，下降幅度约为15%，但当R=0.1时，强度与母材几乎相同。此外，在所有应力比下，疲劳断裂发生在焊接过程中 ADC12 中搅拌区和母材之间的边界附近或母材内部。在第二项研究中，对S45C/A6063试件施加静载荷，并使用数字图像相关法测量变形。结果发现，在A6063内部的软化区域，尽管软化程度即硬度存在差异，但弹性变形状态下的应力与应变关系几乎没有差异。。另一方面，关于塑性变形状态下的变形，发现软化程度越大，即硬度越低，塑性变形开始时的应力水平越低，即屈服强度越低。力量。