ジュール発熱を利用した新規固相接合法における接合メカニズムの解明

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2022年度は、研究計画に従い、ステンレス鋼同士の通電拡散接合の接合メカニズムを解明するための研究を行った。ステンレス鋼やアルミニウム合金の表面には自然酸化膜が存在しており、固相接合を達成するためにはこの酸化膜の破壊・除去と、露出した新生面の密着が重要であると考えられている。しかし、通電拡散接合における短時間・小変形の接合プロセス中にどのように酸化膜が除去されているのかは明らかになっていない。そこで2022年度は、被接合材の表面に意図的に厚い酸化膜を形成した状態でステンレス鋼同士の通電拡散接合を行い、接合界面における酸化膜の挙動を走査電子顕微鏡（SEM）・透過電子顕微鏡（TEM）により観察した。接合時間を変化させて作製した接合界面を観察した結果、接合時間の増加とともに界面の酸化膜が分断、凝集される様子が観察された。TEM観察の結果、酸化膜が分断された箇所では金属同士が接合されている様子が観察され、酸化膜の分断・凝集により露出した新生面が接合するメカニズムが提案された。また、2023年度の課題でもあるステンレス鋼とアルミニウムの異種金属接合についての検討も並行して進めている。接合時間、接合温度、接合圧力を系統的に変化させたときの継手の引張強度を評価し、最大でおよそ75MPaの引張強度が得られた。接合部の断面観察や引張試験の破断面観察を行い、接合強度がさらに向上する接合条件の探索や、異材接合の接合メカニズムの解明に着手している。