成果報告書詳細
管理番号20120000001143
タイトル平成23年度成果報告書 省エネルギー社会構築に向けた異種材料接合技術開発動向調査
公開日2012/10/4
報告書年度2011 - 2011
委託先名神鋼リサーチ株式会社
プロジェクト番号P09018
部署名電子・材料・ナノテクノロジー部
和文要約件名:平成23年度調査報告書 省エネルギー社会構築に向けた異種材料接合技術開発動向調査
 接合技術はあらゆる製造業の基盤技術であり、輸送機器の軽量化や産業分野の高効率製造など省エネルギー社会構築に大きく貢献しうると考えられる。これら接合技術は近年目覚ましく進歩しており、かつては接合が困難と考えられていた異種材料(鉄鋼、非鉄金属、非金属)接合により、多様な機能を合わせ持つ構造部材・部品が製造可能となりつつある。
本調査では、異種材料接合技術に係るニーズおよび技術シーズを文献調査、アンケート調査、ヒアリング調査により把握し、異材接合技術の現状を分析した上で、将来望まれる異材接合における材料の組合せ、および接合プロセスを整理・検討した。その結果、以下の事項が明らかになった。
異材接合は従来・将来共に軽量化、高強度・高剛性化、コスト低減を目的として使用されており、特に、省エネルギーの立場からは異材接合部材を適用した機器の使用時エネルギーの削減効果が期待されている。
接合材料の組合せは、従来からの金属/金属に加えて金属/樹脂・複合材料の組合せが注目されている。適用されている接合プロセスは固相接合、溶融接合、接着剤・粘着材、ロウ接で、これは将来の異材接合プロセスのための改良のベース技術としても注目されている。特に溶融接合ではレーザー溶接、固相接合においては、FSW、拡散接合が期待されている。
新技術については、母材の溶融や成分の拡散を抑制できる低温域で接合を可能とする活性化低温接合技術、次いで大面積one-shot接合への期待が大きい。
適用に必要な研究開発項目としては、(1) 接合機構の解明、(2) 界面構造・状態の解明、(3) 破壊機構・劣化機構の解明、(4) 劣化診断技術、品質保証技術の確立が挙げられ、いずれの項目も要求度が高い。
公的制度による研究開発項目として、自動車分野では、鉄/アルミ、鉄/マグネ、アルミ/CFRP、鉄/CFRPなどの接合と、それらの評価基準、接着耐久性のデータベース、品質保証方法の確立などの周辺技術が挙げられている。また、船舶、エネルギー、インフラなどの厚板を使用する分野では、大面積一括接合技術、鋼/チタンの厚板接合技術、劣化の評価方法や接合メカニズム・劣化に及ぼす接合界面での現象の解明が挙げられている。接着剤に関しては分野を問わず、高強度、高信頼性の接着材料・接着技術の開発や接着耐久性のデータベースの確立などが挙げられている。
英文要約Title: Research on trend of bonding technology of heterogeneous materials for construction of energy-saving society (FY2011) Final Report
Bonding technology is the fundamental technology of all manufacturing industry, and can contribute to building a energy-saving society from the aspect of high-efficiency manufacturing and weight saving of transport equipments. Joining technology for heterogeneous materials are advanced remarkably in recent years, and become possible to produce parts and structural members with a wide variety of functions to use materials, for example steel, non-ferrous metal and non-metal, which seemed difficult to join in the past.
In this study, seeds technology and needs for joining technology for heterogeneous materials were studied through literature survey and questionary investigations. Then we analyzed the current state of these technologies, and discussed the joining process and combination of bonding materials for the future. The following became clear.
The purposes of use of heterogeneous materials bonding are high rigidity and strength, weight saving and cost reduction. From the point of view of energy saving, they are expected to save energy when the equipments with heterogeneous materials joint are used.
The combination of metal and composite resin as the bonding material, are of interest in addition to the metal and metal.
The applied bonding processes are solid-phase bonding, adhesive and glue, fusion bonding and brazing, on which improved technologies considered for future heterogeneous bonding process are based. In melt bonding, especially laser welding is desired, and FSW and diffusion bonding are desired in the solid phase bonding.
For new technology, low temperature activating joining and large-area one-shot joining are expected, the former technology can suppress the base metal melting and the diffusion of the components.
Elucidation of (1) joint mechanisms, (2) the structure and interface state, (3) degradation or fracture mechanism, and (4) establish of diagnostic technology for degradation, are expected as research and development items, and there is no item that can be neglected.
As research and development items by public institutions, in the automotive industry, bonding process and criteria for bonding heterogeneous materials such as steel/aluminum, steel/magnesium, aluminum/CFRP, steel/CFRP, peripheral technologies such as database of adhesive durability and establishment of a quality assurance method are mentioned.
In the field shipbuilding, energy industry, and infrastructure building, which seems to use plank, joining process for steel/titanium planks, large area bonding technology and elucidation of the phenomenon in bonded interface, which affect the degradation mechanism, and evaluation methods for the degradation are mentioned. Regardless of the field, with respect to the adhesive, the development of adhesive materials and technology to achieve high strength and reliability and the establishment of a database of durability are mentioned.
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