金属ガラスの粘性流動による究極の急冷速度を伴う万能異種金属抵抗溶接法の開発

利用金属玻璃粘性流开发具有极限淬火速度的通用异种金属电阻焊方法

基本信息

批准号：
22K04756
负责人：
山本篤史郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Utsunomiya University
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

Zr55Al10Ni5Cu30金属ガラス薄帯をインサート材に用いて，SUS304板材とCP-Ti板材，C1020板材，A1050板材の抵抗スポット溶接を既存の抵抗溶接機と本研究課題で購入した抵抗溶接機を用いて，溶接電流の制御・測定を行いつつ，これまでの実験結果を再現できることを確認した．SUS304/CP-Ti板材の抵抗溶接では，金属ガラスインサート材が過冷却液体にガラス転移して接合母材と密着することにより接合部が急冷されて，母材の混合が抑制されることを複数の実験試料の走査電子顕微鏡観察で確認した．また，継手強度を評価するために行った引張せん断試験結果の再現性が高いことを確かめた．SUS304/C1020板材の抵抗溶接では，熱伝導率が非常に高いため大きな溶接電流を要するC1020板材の溶接が可能であった．金属ガラスインサート材が抵抗発熱源となることで，SUS304とC1020の混合が促進された．さらに，引張せん断試験の結果から，母材の混合により継手強度が高くなること，SUS304/CP-Tiほどではないが継手強度の再現性が高くなることがわかった．SUS304/A1050板材の抵抗溶接では，金属ガラスインサート材を抵抗発熱源とすることで，低融点のA1050だけでなく高融点のSUS304も溶融量が増加して継手強度が向上することがわかった．継手強度を確保するためには接合母材が混合することが重要であるが，高い熱伝導率を有するため金属ガラスインサート材を用いても母材が溶融しにくいC1020とA1050の場合，SUS304と融点の差が小さいC1020は抵抗溶接時の電極荷重を小さくして接触抵抗を増加させることにより母材の溶融量を限定させ，SUS304と融点の差が大きいA1050では電極荷重を大きくして接触抵抗を小さくして母材の溶融量を制限することにより，高い継手強度を得られた．

使用Zr55Al10Ni5Cu30金属玻璃带作为插入材料，使用现有的电阻焊机和为本研究项目购买的电阻焊机对SUS304板、CP-Ti板、C1020板和A1050板进行电阻点焊。在控制和测量电流的同时可以重现以前的实验结果。在SUS304/CP-Ti板材料的电阻焊接中，多次报道金属玻璃嵌件材料发生玻璃化转变为过冷液体并与接合母材紧密接触，导致接头迅速冷却，通过实验样品的扫描电子显微镜证实了这一点。我们还证实，用于评估接头强度的拉伸剪切试验结果的再现性很高。在SUS304/C1020板的电阻焊中，由于C1020板的导热性极高，所以可以焊接需要大焊接电流的C1020板。金属玻璃插入材料成为电阻发热源，从而促进了SUS304和C1020的混合。此外，拉伸剪切试验的结果表明，通过混合母材，接头强度增加，并且接头强度的再现性增加，尽管不如SUS304/CP-Ti那么多。在SUS304/A1050板的电阻焊接中，发现通过使用金属玻璃插入材料作为电阻热源，不仅低熔点A1050的熔化量增加，高熔点SUS304的熔化量也增加，并且接头强度增加。得到了改善。为了确保接合强度，混合接合基材很重要，但对于热导率高且即使使用金属玻璃嵌件也难以熔化的 C1020 和 A1050 来说，SUS304 和 C1020 的性能差异很小。熔点高，可电阻焊。通过降低电极负荷，增加接触电阻，限制母材的熔化量。对于与SUS304熔点差较大的A1050，增加电极负荷，降低接触电阻，限制熔化量通过限制母材金属的连接强度来实现。