放電プラズマ焼結装置を活用した異種複合材料半溶融接合成形法

利用放电等离子烧结设备的异种复合材料半熔融结合方法

• 批准号: 13875029
• 负责人: 中村 保
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13875029/
• 关键词: 放電プラズマ焼結装置; 半溶融接合成形; 複合材料; 加熱圧接; 異種金属素材; 接合強度; チタン合金; ステンレス鋼; 放電プラズマ燒結装置

本研究では,放電プラズマ焼結装置を用いて異種金属素材等の各種複合素材を,型孔内で半溶融状態に加熱し加圧成形することにより,接合とニアネットシェイプ成形を同時に行う複合材料の半溶融接合成形法を開発することを目的としている.研究成果の概要は次の通りである.1.放電プラズマ焼結装置を用いて異種金属素材等の接合とニアネットシェイプ成形を同時に行う複合材料の半溶融接合成形法を具体化するための型設計,成形素材の組合せ,成形条件等の成形試験条件の検討を行った.2.放電プラズマ焼結装置を用いて,1000℃以上2000℃までの加熱温度で接合試験を可能にするため,赤外線温度計を購入し,これによる温度制御システムの設計・試作および温度検定を実施した.3.複合素材として、各種金属素材の組合せについて、加熱・圧接接合試験を行った.その結果,鋼系の金属同士の接合では,いずれもほぼ100%に近い接合強度が得られた.しかし,その他の異種金属同士の接合では,銅とチタン合金及び鋼系合金は50%以上の接合強度が得られたが,チタン合金と鋼系合金との接合は困難であることがわかった.4.ステンレス鋼とチタン合金の組合せについて,接合条件を種々工夫した結果,界面に銅粉末を介在させることにより,ほぼ40%程度の接合強度が得られることが明らかになった.5.材質の異なる低炭素鋼と高炭素鋼からなる2部品の接合を試みた結果,750℃以上でほぼ100%の継ぎ手効率が得られることが明らかになった.6.ステンレス鋼および高炭素鋼の円柱素材を用いて,黒鉛型内で突合わせ接合と鍛造を同時に行う「接合成形法」の開発を目的に,放電プラズマ焼結装置内で試作を行った結果,接合効率50%以上の接合強度が得られるとともに,据え込み鍛造による成形と接合を同時に行う「接合成形法」の確率の可能性を明らかにできた.

This study で は, discharge プ ラ ズ マ 焼 を "device with い て dissimilar metal material etc. の を composite material, type hole で half heating melt state に し plus 圧 forming す る こ と に よ り, joint と ニ ア ネ ッ ト シ ェ イ を プ forming line at the same time に う の half melt composite joint forming を open 発 す る こ と を purpose と し て い る. Research summary の は times の tong り で あ る. 1. The discharge プ ラ ズ マ 焼 を "device with い て dissimilar metal material such as の joint と ニ ア ネ ッ ト シ ェ イ を プ forming line at the same time に う の half melt composite joint forming を specific す る た め の type design, forming material の combination せ, forming conditions の の forming test conditions, such as the line beg を 検 っ た. 2. Discharge プ ラ ズ マ 焼 を "device with い て, above 1000 ℃, 2000 ℃ ま で の heating temperature で joint test を may に す る た め, red outside thermometer を し acquired こ れ に よ る temperature suppression シ ス テ ム の design, attempt お よ び set temperature 検 を be applied し た. 3. Composite material と し て, all kinds of metal material combination の せ に つ い て, heating 圧 joint test line を っ た. そ の as a result, the steel is の metal with James の joint で は, い ず れ も ほ ぼ に nearly 100% い が joint strength to ら れ た. し か し, そ の he の dissimilar metals with James の joint で は, copper と チ タ ン alloy and alloy は び steel department more than 50% の joint が intensity ら れ た が, チ タ と ン alloy steel series alloy と の joint は difficult で あ る こ と が わ か っ た. 4. ス テ ン レ ス steel と チ タ ン alloy の combination せ に つ い て, joint conditions を kind 々 time し た as a result, the interface に copper powder を interface in さ せ る こ と に よ り, ほ ぼ 40% degree の が joint strength to ら れ る こ と が Ming ら か に な っ た. 5. Material の different な る と low carbon steel and high carbon steel か ら な る 2 part の joint を try み た as a result, more than 750 ℃ で ほ ぼ 100% の 継 ぎ hand working rate が ら れ る こ と が Ming ら か に な っ た. 6. ス テ ン レ ス steel お よ び high carbon steel の has drifted back towards ¥ column material を using い て, black lead type internal で tu us わ せ joint と forging を line at the same time に う の "joint forming method" Open 発 に を purpose, discharge プ ラ ズ マ 焼 "で attempt the plant line を っ た as a result, the joint working rate more than 50% の が joint strength to ら れ る と と も に, according to え 込 み forging に よ と る forming joint を line at the same time に う" joint forming "の probabilistic の possibility を Ming ら か に で き た.

项目成果

Tamotsu Nakamura, Shigekazu Takana, Kunio Hayakawa, Haruki Imaizumi, Hideki Kawaguti: "Application of Intermetallic Compounds Parts by Spark Plasmas Sintering Process of Cu-Al Elemental Metal Powders"Proceedings of 7th International SAMPE. 7. 645-648 (200

Tamotsu Nakamura、Shigekazu Takana、Kunio Hayakawa、Haruki Imaizumi、Hideki Kawaguti：“Cu-Al元素金属粉末的火花等离子烧结工艺在金属间化合物零件中的应用”第七届国际SAMPE会议论文集。

中村保, 田中繁一, 早川邦夫, 今泉晴樹, 中川雄太: "直接通電加熱圧接による各種金属の接合条件"塑性と加工. 44. (2003)

Tamotsu Nakamura、Shigekazu Tanaka、Kunio Hayakawa、Haruki Imaizumi、Yuta Nakakawa：“通过直流加热和压力焊接连接各种金属的条件”，《塑性与加工》44。（2003 年）

中村 保: "直接通電加熱圧接による各種金属の接合条件"平成13年度塑性加工春季講演会講演論文集. 373-374 (2001)

Tamotsu Nakamura：“通过直流加热和压力焊接连接各种金属的条件”2001 年春季塑性工作会议记录 373-374 (2001)。

中村 保: "DCパルス通電加熱燒結法による異種金属素粉末の加圧反応燒結特性"日本機械学会論文集C編. 67・660. 2692-2699 (2001)

中村保：“直流脉冲电流加热烧结法的异种金属原料粉末的压力反应烧结特性”，日本机械工程学会会刊，C版67・660（2001年）。

中村保, 田中繁一, 早川邦夫, 今泉晴樹, 西村昌樹, 村越靖久: "DCパルス通電加熱焼結法による異種金属素粉末の加圧反応焼結特性"日本機械学会論文集 C編. 67・660. 2692-2699 (2001)

Tamotsu Nakamura、Shigekazu Tanaka、Kunio Hayakawa、Haruki Imaizumi、Masaki Nishimura、Yasuhisa Murakoshi：“采用直流脉冲电流加热烧结法的异种金属原料粉末的压力反应烧结性能”，日本机械工程学会会刊，第 C.67 卷。 660.2692-2699（2001）