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。

The structure of FCC consists of AlCoCrCuFeNi based alloy and Al alloy. The friction stir welding method of low-input heat welding method has been successfully used in the welding interface. The existence of the tissue inspection and the joint interface and the reaction layer are confirmed. The bonding interface is maintained, the temperature of 500~600℃ is maintained at a constant temperature, and the reaction layer is formed and the growth is adjusted. The heat treatment is accompanied by the formation of the reaction layer on the Al alloy side, and the retention time is increased and the thickness of the reaction layer is increased. The composition of the reflection layer is phase-adjusted, the Al alloy is close to the side, the Al-Ni system and the Al-Cr system intermetallic compound are complex, and the dispersion is The anti-reflection layer is confirmed and the alloy side is finely dispersed with Fe2Al5 and AlCo. The anti-reflection layer is inspected. Each heat treatment temperature is related to the overall thickness of the reaction layer and the heat treatment time. Activation of reaction layer growth エネルギーを见 accumulate もったところ235 KJ/mol となり, Al/Fe bonding interface における activation of reaction layer growth エネルギーとequivalent It has low scattering effect and suppresses the formation of the reaction layer. The bonding interface is parallel, the tensile load is added, the reaction layer is joined, the interface is broken, and the Al alloy side is broken, and the heat treatment is accompanied by reaction. The layer is formed and the joint interface is formed, and the Al alloy/reflection layer is cracked and the reaction layer/reflection layer/alloy interface is cracked. Breaking load, reaction layer formation, lowering, breaking, reaction応layerのハイエントロピ──effectによるductility upwardなども生じていないpossibilityがshows instigationされた.