Friction stir welding of metal and ceramics for fabrication of integrated structural member

用于制造集成结构件的金属和陶瓷的搅拌摩擦焊

基本信息

批准号：
22K04726
负责人：
安井利明
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

项目摘要

大型構造部材として金属とセラミックスを広面積で直接接合することが求められている。摩擦攪拌接合（FSW）はこれを解決できる有望な手段と考えられるが、その接合機構は明らかでなく、また点接合では接合に成功しているが、線接合では接合できていない。そこで本研究では、摩擦攪拌接合による金属/セラミックス一体型構造部材の製作に必要な直接接合技術の開発を目標としている。そのために本年度は摩擦攪拌点接合による金属/セラミックスの接合メカニズムを明らかにする共に、その知見を基に接合強度向上プロセスを開発するため、以下の項目について研究を実施した。１）接合機構の解明接合機構の解明するため、アルミ（A5052）とアルミナの接合界面構造を調査した結果、アルミナ表面の粗さが増大し、アルミナ表面に凹部が生成されてその内部にアルミが流入してアンカーを形成すると共に、摩耗によりアルミナ表面から脱落した粉体が接合界面のアルミナ上に部分的に積層し、アルミへのアンカー構造を形成していることを明らかにした。２）接合強度向上プロセスの開発接合機構の解明で得られた知見を基に接合強度向上プロセスの開発するため、接合界面上にアルミナ粉末を添加し、直接接合を行った。粉末の添加により、接合界面の表面粗さが増大した。また、添加した粉末が接合界面の一部で凝集層の形成が確認された。アルミナ粉末添加の前処理条件により、接合強度の向上することを確認した。

需要直接将金属和陶瓷作为具有宽表面的大型结构构件。摩擦搅拌的键合（FSW）被认为是可以解决这一问题的有前途的手段，但是粘结机制并不明显，并且已经成功地加入了指向，但不能在线结合。因此，这项研究旨在开发通过摩擦搅动生产金属/陶瓷整合结构成分所需的直接连接技术。因此，今年，我们对以下项目进行了研究，以开发由于摩擦敏捷的连接而开发金属/陶瓷的联合机制，并根据知识开发关节强度改进过程。 1）为了阐明连接机理的联合机制，由于研究了铝（A5052）和铝之间的键结构，铝表面的粗糙度增加了，并且在铝表面和铝表面上产生了凹点铝制内部的铝显示出它流入并形成锚点，并且由于在连接界面的铝上磨损了部分堆叠而从氧化铝表面掉落的粉末，形成了铝的锚固结构。 2）开发强度改善过程的发展，以根据阐明联合机理机理获得的知识来开发关节强度改进过程，将氧化铝粉添加到关节界面并直接加入。粉末的添加增加了连接界面的表面粗糙度。此外，在加入添加粉末的一部分中确认了聚集层的形成。已确认添加了氧化铝粉的刻画状况以提高关节强度。