CN実現のための軽量マルチマテリアル輸送車体用高耐損傷性革新的異材接合技術の開発

开发创新的高抗损伤异种材料连接技术，用于轻量化多材料运输车车身，实现 CN

• 批准号: 22H01363
• 负责人: 菅田 淳
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01363/
• 关键词: 異材継手; 疲労強度; 破壊機構; 接合技術; 微視的観察; 疲労損傷機構; 異材接合; 疲労き裂発生; 疲労寿命評価; 疲労き裂進展; 微視的3次元観察; 劣化機構

マルチマテリアル接合技術として本年度は摩擦撹拌・接着併用継手を取り上げ，疲労試験を実施するとともにその損傷機構解明を行った．アルミニウム合金/CFRP摩擦撹拌継手について得られた結果は以下のとおりである．(1)接着剤を併用しない場合には疲労き裂は比較的早期にシートセパレーション先端から発生し，接合部界面もしくは界面近傍のCFRP層内を進展することがわかった．(2)接着剤をシートセパレーション部に適用することで，弱部となる箇所での疲労き裂発生寿命が延長されるため疲労強度上昇が可能となった．(3)疲労き裂進展特性についても界面部の接着層を進展することで，き裂進展抵抗の上昇が確認された．展伸アルミニウム/ダイカストアルミニウム合金摩擦撹拌異材継手について得られた結果は以下のとおりである．(1)下側の部材が流動により巻き上げられ．両材の界面にフッキング部が生じ，このフッキング部先端近傍界面から疲労き裂発生が生じることが明らかとなった．(2)フッキング部先端で発生したき裂が板厚方向に進展し，その後母材を貫通することで疲労破壊が生じることが明らかとなった．(3)破壊モードには荷重レベル依存性が確認され，板厚貫通後，接合部の周囲をき裂が進展し，ボタン破壊を呈する場合と，母材荷重軸直角方向に進展する場合が観察された．(4)異材界面に接着接合を併用した場合には，摩擦撹拌継手と場合と同様に，き裂発生寿命を延長することで疲労強度上昇が図られることが明らかとなった．

今年，我们重点研究了搅拌摩擦和粘合接头作为多材料连接技术，进行了疲劳测试，并阐明了损坏机制。铝合金/CFRP 搅拌摩擦接头获得的结果如下。 (1) 结果发现，当不使用粘合剂时，疲劳裂纹从片材分离的尖端相对较早地发生，并在接合界面处或附近的 CFRP 层内扩展。 (2)通过在片材分离处施加粘合剂，可以增加疲劳强度，因为薄弱点处的疲劳裂纹萌生寿命得以延长。 (3)关于疲劳裂纹扩展特性，确认了通过界面的粘接层的扩展，裂纹扩展阻力增加。锻铝/压铸铝合金搅拌摩擦异种接头获得的结果如下。 (1)下部被水流卷起。可知在两种材料的界面处形成了钩挂部，疲劳裂纹从该钩挂部的前端附近的界面开始。 (2) 发现从钩尖开始的裂纹沿厚度方向扩展，然后穿透母材，导致疲劳破坏。 (3) 在破坏模式中，确认了裂纹在穿透板厚后在接头周围扩展，导致按钮断裂以及裂纹在垂直于母材负载轴的方向上扩展的情况。 。 (4) 当在异种材料的界面处使用粘合剂时，很明显，可以通过延长裂纹萌生寿命来提高疲劳强度，类似于搅拌摩擦接头的情况。

项目成果

レーザパターニング処理を援用した接着接合継手の疲労強度評価

使用激光图案化工艺评估粘合接头的疲劳强度

• 发表时间: 2022
• 作者: T.Sannomiya;D.Nakamura;J.Arakawa;T.Kado;T.Tsudo;S.Takahashi;M.Hiraoka;H.Akebono;A.Sugeta;臼井康貴,四ツ谷隆太,荒川仁太,曙 紘之,菅田 淳
• 通讯作者: 臼井康貴,四ツ谷隆太,荒川仁太,曙 紘之,菅田 淳