Friction stir welding of metal and ceramics for fabrication of integrated structural member

用于制造集成结构件的金属和陶瓷的搅拌摩擦焊

• 批准号: 22K04726
• 负责人: 安井 利明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04726/
• 关键词: 摩擦攪拌接合; 異材接合; 金属/セラミックス接合; 接合メカニズム; FSW; 摩擦攪拌成形

大型構造部材として金属とセラミックスを広面積で直接接合することが求められている。摩擦攪拌接合（FSW）はこれを解決できる有望な手段と考えられるが、その接合機構は明らかでなく、また点接合では接合に成功しているが、線接合では接合できていない。そこで本研究では、摩擦攪拌接合による金属/セラミックス一体型構造部材の製作に必要な直接接合技術の開発を目標としている。そのために本年度は摩擦攪拌点接合による金属/セラミックスの接合メカニズムを明らかにする共に、その知見を基に接合強度向上プロセスを開発するため、以下の項目について研究を実施した。１）接合機構の解明接合機構の解明するため、アルミ（A5052）とアルミナの接合界面構造を調査した結果、アルミナ表面の粗さが増大し、アルミナ表面に凹部が生成されてその内部にアルミが流入してアンカーを形成すると共に、摩耗によりアルミナ表面から脱落した粉体が接合界面のアルミナ上に部分的に積層し、アルミへのアンカー構造を形成していることを明らかにした。２）接合強度向上プロセスの開発接合機構の解明で得られた知見を基に接合強度向上プロセスの開発するため、接合界面上にアルミナ粉末を添加し、直接接合を行った。粉末の添加により、接合界面の表面粗さが増大した。また、添加した粉末が接合界面の一部で凝集層の形成が確認された。アルミナ粉末添加の前処理条件により、接合強度の向上することを確認した。

Large structural components and metals are directly bonded. Friction stir bonding (FSW) is a promising solution to this problem. The bonding mechanism is bright, point-bonding is successful, and wire-bonding is successful. This study aims at developing the necessary direct bonding technology for manufacturing metal/silicon integrated structural components by friction stir bonding. This year's friction mixing point joint, metal/steel joint, joint strength, joint strength 1) Analysis of bonding mechanism Analysis of bonding mechanism (A5052) Investigation results of bonding interface structure, increase in roughness of surface, formation of concave part of surface, formation of internal flow, formation of friction, formation of layer on upper part of powder bonding interface The structure of the film is formed in the middle of the film. 2) Joint strength is higher than that of the open joint mechanism, and the joint strength is higher than that of the open joint mechanism, and the powder is added to the joint interface, and the direct joint is performed. Powder addition, joint interface surface roughness increased. The formation of an aggregation layer on a part of the bonding interface was confirmed. Before powder addition, the bonding strength was determined.