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

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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.