ハイエントロピー効果と低拡散効果を積極活用した革新的異種材接合への挑戦

积极利用高熵效应和低扩散效应，挑战异种材料的创新连接

• 批准号: 22K18893
• 负责人: 佐藤 裕
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18893/
• 关键词: 溶接・接合; 異種材接合; ハイエントロピー; 低拡散

FCC構造を有するAlCoCrCuFeNi系のハイエントロピー合金とAl合金の接合界面を、低入熱接合法の1つである摩擦攪拌接合を用いて作製することに成功した。組織観察により、接合界面には反応層はほとんど存在しないことを確認した。この接合界面に対して、500～600℃の温度で恒温保持し、反応層の形成およびその成長挙動を調べた。熱処理に伴い、反応層がAl合金側に向かって形成され、保持時間の増加とともに反応層厚さは増加した。反応層の構成相を調べた結果、Al合金に近い側にはAl-Ni系とAl-Cr系の金属間化合物が複雑に分散した反応層が確認され、ハイエントロピ―合金側にはFe2Al5とAlCoが微細分散した反応層が観察された。各熱処理温度における反応層全体の厚さと熱処理時間の関係を調べた結果、反応層厚さは熱処理時間の平方根に比例することが明らかとなった。さらに反応層成長の活性化エネルギーを見積もったところ235 KJ/molとなり、Al/Fe接合界面における反応層成長の活性化エネルギーと同等であったことから、低拡散効果による反応層の形成抑制は生じていない可能性が示唆された。接合界面に平行に引張荷重を加えた結果、反応層がない接合まま界面ではAl合金側で破断し、熱処理に伴って反応層が形成された接合界面では、Al合金／反応層もしくは反応層／ハイエントロピ―合金の界面をき裂が進展した。破断荷重は反応層形成に伴い低下し、ほとんど伸びることなく破断したことから、反応層のハイエントロピ―効果による延性向上なども生じていない可能性が示唆された。

FCC structure has been successfully used in the bonding interface of AlCoCrCuFeNi system alloy and Al alloy by low penetration heat bonding method. Organization of inspection, joint interface, anti-corrosion layer, anti-corrosion layer, anti-corrosion layer The bonding interface is maintained at a constant temperature of 500~600 ℃, and the formation and growth of the reflective layer are regulated. During heat treatment, the thickness of the reflective layer increases due to the increase of the time required for the formation of the reflective layer on the Al alloy side. As a result, the composition of the anti-corrosion layer was adjusted. The intermetallic compound of Al-Ni system and Al-Cr system was dispersed in the anti-corrosion layer. The anti-corrosion layer of Fe2Al5 was observed in the alloy side. The relationship between the total thickness of the reaction layer and the heat treatment time at each heat treatment temperature is adjusted, and the ratio of the square root of the reaction layer thickness to the heat treatment time is determined. The growth of the active layer in the Al/Fe interface is similar to that in the Al/Fe interface, and the formation of the active layer in the Al/Fe interface is inhibited. As a result of the application of parallel tensile load on the bonding interface, the reflective layer is broken on the Al alloy side, and the reflective layer is formed during heat treatment. The bonding interface, Al alloy/reflective layer, is broken on the Al alloy side. The fracture load is accompanied by a decrease in the formation of the reflective layer, a decrease in the elongation, and a decrease in the fracture probability of the reflective layer.