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 を have す る AlCoCrCuFeNi is の ハ イ エ ン ト ロ ピ ー alloy と Al alloy の を joint interface, low heat into legal の 1 つ で あ る friction stir joint を with い て cropping す る こ と に successful し た. The organization 観 examines the によ た, the に and anti-応 layers of the joint interface に and 応 ほとん <e:1>, and confirms the existence of <s:1> な and とを とを とを とを とを とを とを とを とを とを とを and とを とを. The に interface of the <s:1> joint is に against the て, the <s:1> temperature of 500 to 600℃ is maintained at a constant temperature で, the anti-応 layer <e:1> forms a およびそ <s:1> growth 挙 dynamic を adjustment べた. Hot 処 い に companion, decommissioning 応 layer が Al alloy side に to か っ て form さ れ, keep time の raised と と も に 応 layer thick さ は raised plus し た. Reverse 応 layer の constitute を adjustable べ た result, Al alloy に near い に は Al - Ni と Al - Cr is の intermetallic compound が complex 雑 に scattered し た 応 layer が confirm さ れ, ハ イ エ ン ト ロ ピ - alloy side に は Fe2Al5 と AlCo が fine dispersed し た 応 layer が 観 examine さ れ た. Each hot 処 reason temperature に お け る 応 layer all の thick さ と hot 処 manage time の masato is を adjustable べ た results, 応 layer thickness さ は hot の 処 manage time square root に proportion す る こ と が Ming ら か と な っ た. さ ら に 応 layer growth の activeness エ ネ ル ギ ー を see product も っ た と こ ろ 235 KJ/mol と な り, Al/Fe joint interface に お け る 応 layer growth の activeness エ ネ ル ギ ー と equal で あ っ た こ と か ら, low scattered services company, fruit に よ る の 応 layer formed restrain は raw じ て い な が い possibility in stopping さ れ た. Joint interface に parallel に extension and load を plus え た result, anti 応 が な junction い ま ま interface で は Al alloy side で breaking し, hot 処 に with っ て が 応 layer to form さ れ た joint interface で は, Al alloy layer/reverse 応 も し く は 応 layer / ハ イ エ ン ト ロ ピ - alloy の interface を き crack が progress し た. Breaking load は 応 layer to form low い し に companion, ほ と ん ど stretch び る こ と な く breaking し た こ と か ら, anti 応 の ハ イ エ ン ト ロ ピ - working fruit に よ る ductility upward な ど も raw じ て い な が い possibility in stopping さ れ た.