超塑性固相接合に関する基礎的研究

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超塑性を示す薄板をインサート材としてステンレス鋼及びチタン合金を固相拡散接合し、接合界面の健全性及び強度に及ぼす諸条件の影響を調べ、接合機構について検討を行った。その概要を以下に示す。1、初期組織の異なる二相ステンレス鋼をインサート材として用いて、1173-1373Kの温度範囲で加圧力を変化させて二相ステンレス鋼を接合し、接合性に及ぼすインサート材組織の影響を調べた。その結果、適当な接合条件を選ぶことにより、短時間で母材強度以上の優れた接合強度が得られた。接合温度が高く、加圧力が大きく、粒径が細かい程、ボイドの無い健全な接合界面が得られる条件範囲が広くなった。また、接合性はインサート材の組織形態に依存し、等軸微細粒組織を持つインサート材を用いることにより、より低温低加圧力で良好な接合性が得られた。組織観察結果から、インサート材の粒界すべりに起因する超塑性変形が示唆された。2、優れた超塑性特性を示すβrich α-β型Ti合金をインサート材として用いて、973-1173Kの温度範囲で時間と加圧力を変化させてTi-6A1-4V合金を接合し、接合性に及ぼす諸条件の影響を調べた。その結果、インサート材を用いない場合よりも、低温、低加圧、短時間で良好な接合性が得られることが分かった。接合界面の健全性と接合強度は、接合温度、時間、加圧力、表面の平滑さが増加するほど良好になったが、1073K付近で最も広範囲な接合条件域を示した。また、インサート材の超塑性発現温度1000-1100Kでは、接合時の変形の大部分がインサート材で生じ、接合精度の向上に有効であることが示唆された。なお、接合時の熱履歴によるTi-6A1-4V合金及びインサート材の強度劣化は認められなかった。組織観察結果から、インサート材組織は接合後も微細等軸粒が維持されており、接合機構への超塑性現象の関与が示唆された。