ハイブリッド超音波によるナノレベル組織流動を利用した高強度異種材締結方法

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ハイブリッド超音波を利用した新しい接合方法開発へ向け,今年度はまず,超音波応力振動が発現する超音波攪拌作用についてその発現メカニズムを明らかにするために,超音波振動応力が材料組織に与える変化を詳細な断面観察とFEM解析により調査した.その結果,微少な塑性変形の繰り返しが集中的に起きる箇所が存在し,振動の圧縮過程と除荷過程によりこの位置が変化するために振動の一周期後に微少な材料の移動が起き,これが超音波周期で繰り返されることが攪拌作用の駆動力であることを明らかにした.さらに,超音波振動応力の印加により,特定の方向に配向した新生結晶粒が極低い温度において成長する「超音波励起再結晶」という現象が発現する事を発見した.この現象を利用することで,これまでにはない結晶構造を持つ新規材料の創世が可能となり,今後の応用研究が期待される.また,超音波攪拌作用の発現メカニズムについて明らかとなったため,これを実際に異材接合へ応用した.その結果,アルミニウム板に対して軟鋼板をはじめ,ステンレス版,チタン,高張力鋼板,銅板など様々な材料に対して実用的な接合強度が得られた.また,被攪拌側の材料がアルミニウム以外の場合にも,銅やアルミニウム合金などでは良好な接合と構成が得られ,既存の接合方法には無い接合強度と材質に対するフレキシビリティーを有する新規接合法の開発に成功した.