Development of perfect joint (jointless joint) technology and proposal of new structural materials

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2021年度までに摩擦現象を利用した「完全接合技術」の構築を行い、1秒程度で健全接合が可能な新規接合技術を開発してきた。接合部の組織が母材の組織と同じあるいは同等であり、金属学的に「界面」の存在の無い継手を得ることのできる接合技術を「完全接合技術」とし、その継手を「完全接合体」と定義している。今年度は、この技術のさらなる高度化、汎用化を追求し、電気抵抗発熱を利用した新規完全接合技術の開発、すなわち「圧力制御通電圧接」の開発を行った。接合開始時から、被接合材強度以下の大荷重を加え、接合したい部分を局所的に加熱することによって、低温で接合が達成される接合法を開発した。これにより、熱源は必ずしも摩擦熱である必要はなく、その他の熱源であっても良いことが示された。ただし、界面ができるだけ均一な温度であることが重要である。その結果、摩擦熱を利用した接合法と比較して、装置の小型化が図れた。界面近傍の試料形状をテーパーとすることで、界面の発熱を促進できることが明らかになった。一方、合金設計分野では、例えばＰのように、本来、素材の特性を向上させるが、接合性の低下が懸念さことから添加されない合金元素が多数ある。素材メーカーはこれらの含有量を極力抑えて市場に提供している。低温で行われる「完全接合技術」の確立により、これらの元素が活用可能となる。本研究では、埋もれた元素の特徴を最大限に活用した素材開発領域の大幅な拡大の可能性を具体例を用いて示し、当該分野の起爆剤となることを目指している。