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特性劣化のないAl／Fe接合体の設計・制御のための界面層強度発現機構の解明

阐明界面层强度发展机制，用于设计和控制 Al/Fe 接头而不导致性能恶化

基本信息

批准号：
21H01662
负责人：
佐藤裕
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01662/
关键词：
溶接・接合異材接合

项目摘要

種々の合金元素を含むAl合金板と鋼を接合し、接合体の引張せん断試験を実施した結果、接合体は接合界面で破断するが、元素添加により引張せん断強度は上昇した。特にNi添加、Ni＋Si複合添加とNi＋Zn複合添加が効果的であったことから、Al/Fe接合界面での変形・破壊に及ぼすNi添加の影響について調べた。X線トモグラフィによる接合界面でのき裂発生・進展を調べた結果、き裂は界面層（Fe2Al5）端部から発生して、界面層内部をジグザグに進展し、き裂発生に要した荷重はNi添加とともに増加した。界面層へビッカース圧子を打つことで発生した複数のき裂の発生箇所を調べた結果、き裂は金属間化合物の結晶粒組織と無関係に進展することが分かり、Ni添加による違いは見られなかった。界面層の組織を詳細に調べた結果、Ni添加の有無にかかわらず、界面層は主にFe2Al5とFeにより構成され、FeはFe2Al5内に島状に分布し、Fe側へ近づくにつれてFe量は増加していた。界面層でのき裂進展を詳しく調べると、き裂はFe2Al5で発生・進展し、Fe相を迂回していた。また、Ni添加に伴い、Fe2Al5が微細化した結果、微細なFe相がより均一に分布していたことから、Ni添加に伴う強度上昇はFe2Al5の微細化に伴うFe相の微細分散に起因していることが明らかとなった。さらに、界面層が厚くなると、Al側に近いFe2Al5のFe相周辺にボイドが形成され、ボイドの量は界面層の厚さとともに増加し、ボイドはき裂の発生・進展に影響していることが示唆された。以上のことから、Fe2Al5内におけるFe相とボイドの分布がAl/Fe接合体の強度支配因子となっている可能性が高く、これらの制御により継手強度の向上に有効なことが示唆された。

The alloy elements of the alloy plate containing Al are bonded to the steel, and the tensile strength of the bonded body is increased. In particular, Ni addition, Ni+Si composite addition, Ni+Zn composite addition, Al/Fe interface shape and fracture, and Ni addition influence the adjustment of the effect. X-ray bonding interface crack growth and development of the results, crack interface layer (Fe2Al5) end crack growth, interface layer internal crack growth and development, crack growth and load Ni increase. The interface layer is formed by the formation of multiple cracks and the formation of multiple sites. As a result, the cracks and the structure of intermetallic compounds have no relationship with the progress of the crystal grains. Ni addition is not allowed to occur. The microstructure of the interface layer is carefully adjusted. The presence or absence of Ni addition, the composition of Fe2Al5 and Fe in the interface layer, the island-like distribution of Fe2Al5, and the increase of Fe content in the Fe side are discussed in detail. The interface layer is divided into two parts: the first part is divided into two parts: the first part is divided into three parts: the first part is divided into four parts: the first part is divided into three parts: the first part is divided into four parts: the second part is divided into four parts: the first part is divided into four parts: the second part is divided into four parts: the first part is divided into four parts: the second part is divided into four parts: the third part is divided into four parts: the third part is divided into four parts: the fourth part is divided into four Ni addition is associated with Fe 2Al5 refinement, resulting in uniform Fe phase distribution, Ni addition is associated with increased Fe 2Al5 refinement, resulting in fine Fe phase dispersion. In addition, the thickness of the interface layer is increased, and the Fe phase of the Al side is formed. The thickness of the interface layer is increased, and the development of the Fe phase crack is affected. The distribution of Fe phase in Fe2Al5 has a high possibility of controlling the strength of Al/Fe bond.