Clarification of fatigue fracture mechanism on dissimilar joint by FSW and improvement of reliability the joints

本研究は，マルチマテリアル構造を視野に入れた，摩擦攪拌接合（FSW）による異種金属接合材の疲労強度特性を検討する研究の一環として，疲労破壊のメカニズムを明らかにし，より高強度で信頼性の高い異種金属接合体を創製するための最適接合条件の構築に寄与することを目指すものである。2022年度は，前年度に引き続き，①ADC12とS45C接合体の疲労特性の検討を行った。また，②デジタル画像相関法（DIC）を用いて，S45C/A6063接合体の，応力負荷にともなう変形の分布のようすを計測した。①については，前年度までの研究で，ADC12の母材部では針状のケイ素（Si）が分散していたが，接合領域（攪拌部）では，Siが細かく砕かれ，粒状に分散していることが明らかとなっている。この接合体より疲労試験片を機械加工し，応力比R=-1ならびにR=0.1の条件で疲労試験を行った。その結果，接合材の疲労強度はR=-1の場合は117MPa程度で，R=0.1の場合は72MPa程度であった。ADC12母材の疲労強度と比べると，R=-1の場合は15%程度の低下であったが，R=0.1の場合は，母材部の強度と，ほぼ同程度ということがわかった。また，いずれの応力比でも，疲労破壊の発生位置は，接合時におけるADC12内の攪拌部と母材部の境界近傍，もしくは母材部内であった。②の検討では，S45C/A6063試験片に静的な荷重を負荷しながら，変形のようすをデジタル画像相関法を用いて計測した。その結果，A6063内の軟化領域では，軟化の程度，すなわち硬さに違いがあっても，弾性変形状態においては，応力とひずみの関係には，ほとんど差違が認められないことがわかった。一方，塑性変形状態での変形については，軟化の程度が大きな領域，すなわち硬さが低い領域ほど，塑性変形が始まる応力レベルが低いこと，すなわち耐力が低いことがわかった。

本研究は，マルチマテリアル構造を視野に入れた，摩擦攪拌接合（FSW）による異種金属接合材の疲労強度特性を検討する研究の一環として，疲労破壊のメカニズムを明らかにし，より高強度で信頼性の高い異種金属接合体を創製するための最適接合条件の構築に寄与することを目指すものである。2022年度は，前年度に引き続き，①ADC12とS45C接合体の疲労特性の検討を行った。また，②デジタル画像相関法（DIC）を用いて，S45C/A6063接合体の，応力負荷にともなう変形の分布のようすを計測した。①については，前年度までの研究で，ADC12の母材部では針状のケイ素（Si）が分散していたが，接合領域（攪拌部）では，Siが細かく砕かれ，粒状に分散していることが明らかとなっている。この接合体より疲労試験片を機械加工し，応力比R=-1ならびにR=0.1の条件で疲労試験を行った。その結果，接合材の疲労強度はR=-1の場合は117MPa程度で，R=0.1の場合は72MPa程度であった。ADC12母材の疲労強度と比べると，R=-1の場合は15%程度の低下であったが，R=0.1の場合は，母材部の強度と，ほぼ同程度ということがわかった。また，いずれの応力比でも，疲労破壊の発生位置は，接合時におけるADC12内の攪拌部と母材部の境界近傍，もしくは母材部内であった。②の検討では，S45C/A6063試験片に静的な荷重を負荷しながら，変形のようすをデジタル画像相関法を用いて計測した。その結果，A6063内の軟化領域では，軟化の程度，すなわち硬さに違いがあっても，弾性変形状態においては，応力とひずみの関係には，ほとんど差違が認められないことがわかった。一方，塑性変形状態での変形については，軟化の程度が大きな領域，すなわち硬さが低い領域ほど，塑性変形が始まる応力レベルが低いこと，すなわち耐力が低いことがわかった。