摩擦攪拌点接合によるアルミニウム合金板と鋼板の異種金属接合

摘要

アルミニウム合金板と鋼板のFSSWを実施し，以下の知見が得られた。 （1）母材に特別な前処理を施すことなく，回転工具をアルミニウム合金側から鋼側の直上まで回転させながら差込むことにより，引張せh断強度が3.6kN/点を超えて，常にアルミニウム合金側で栓抜け破断形態となる継手の作製が可能であることが判明した。 （2）破面および断面観察の結果，FSSWの接合界面は，いずれの位置も同様な断面組織を呈しており，位置による有意差が認められないことから，接合形態は同じメカニズムと考えられ，継手強度は接合面積に関係のあることがわかった。 （3）接合界面をEPMA分析した結果,FSSW攪拌部には一部に酸化皮膜の巻込みが認められた。 これは強い攪拌作用によって界面の酸化皮膜がアルミニウム合金の塑性流動に連れて巻上げられたものと考えられた。 （4）FSSWで作製した継手は，アルミニウム合金側の塑性流動によって，アルミニウム合金および鋼の表面酸化皮膜は分断·排出され，互いに新生面同士が創出されたことによって接合しているものと考えられた。 （5）新生面の接合界面には，酸素を含む2～4nm（10～20原子層）のアモルファス層が観察された。 （6）FSSWによるアルミニウム合金板と鋼板の異種金属接合メカニズムは，接合界面に脆い金属間化合物は生成せずに，酸素を含む厚さ数nmのアモルファス層が生成することを解明した。その結果，熱収縮の差による応力集中が緩和できるものと考えられた。