液相拡散接合法によるアルミニウム基複合材料の接合界面制御に関する研究

純銅箔をインサート金属に用いてアルミニウム基複合材料(10,20vol%(Al_2O_3)_p/A6061)の液相拡散接合を行い、以下の結果を得た。1.液相拡散接合法によって粒子複合材料の接合を行った場合、元の接合界面位置に強化粒子の凝集層が形成された。粒子凝集層の粒子体積率はインサート金属厚さにかからわずほぼ一定であったが、インサート金属厚さの増加にともない、粒子凝集層厚さが増加した。母材の強化粒子体積率の違いによる差は認められなかった。2.インサート金属に厚さ3μmの銅箔を用いた場合、継手の引張強さは母材に近い値を示したが、粒子凝集層厚さの増加にともない、引張強さが低下した。これはインサート金属が厚い場合には形成される液相量が多くなり、最終凝固部である粒子凝集層部に残留するCuAl_2相の量が多くなったためであると考察された。3.固液界面の移動にともなう強化粒子分布の変化について検討するため、重力と逆方向に一方向凝固を行った結果、固液界面と垂直方向に対して粒子分布に大きな変化は認められなかったが、2次デンドライトアーム方向において粒子の排出現象が観察された。液相拡散接合の等温凝固過程においても粒子の排出現象が起こると考えられるが、Al合金における等温凝固過程の固液界面の移動速度は10^<-3>μm/s程度であると報告されており、本研究で適用した600sの保持時間で厚さ数十μmの粒子凝集層厚が形成されたとは考え難い。4.接合界面に形成された共晶融液が試験片側面へ押し出されないようMoワッシャーを用いて接合を行った場合、粒子凝集層は形成されなかった。これより、強化粒子が元の接合界面部に残留し、共晶融液が押し出されたことが粒子凝集層形成の主な要因であると考えられた。また、この機構により粒子凝集層が形成されると考え簡単なモデル計算を行った結果、実測値と近い値となった。

純銅箔をインサート金属に用いてアルミニウム基複合材料(10,20vol%(Al_2O_3)_p/A6061)の液相拡散接合を行い、以下の結果を得た。1.液相拡散接合法によって粒子複合材料の接合を行った場合、元の接合界面位置に強化粒子の凝集層が形成された。粒子凝集層の粒子体積率はインサート金属厚さにかからわずほぼ一定であったが、インサート金属厚さの増加にともない、粒子凝集層厚さが増加した。母材の強化粒子体積率の違いによる差は認められなかった。2.インサート金属に厚さ3μmの銅箔を用いた場合、継手の引張強さは母材に近い値を示したが、粒子凝集層厚さの増加にともない、引張強さが低下した。これはインサート金属が厚い場合には形成される液相量が多くなり、最終凝固部である粒子凝集層部に残留するCuAl_2相の量が多くなったためであると考察された。3.固液界面の移動にともなう強化粒子分布の変化について検討するため、重力と逆方向に一方向凝固を行った結果、固液界面と垂直方向に対して粒子分布に大きな変化は認められなかったが、2次デンドライトアーム方向において粒子の排出現象が観察された。液相拡散接合の等温凝固過程においても粒子の排出現象が起こると考えられるが、Al合金における等温凝固過程の固液界面の移動速度は10^<-3>μm/s程度であると報告されており、本研究で適用した600sの保持時間で厚さ数十μmの粒子凝集層厚が形成されたとは考え難い。4.接合界面に形成された共晶融液が試験片側面へ押し出されないようMoワッシャーを用いて接合を行った場合、粒子凝集層は形成されなかった。これより、強化粒子が元の接合界面部に残留し、共晶融液が押し出されたことが粒子凝集層形成の主な要因であると考えられた。また、この機構により粒子凝集層が形成されると考え簡単なモデル計算を行った結果、実測値と近い値となった。