供試材および実験方法

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Fig.6-1 Test piece shape

6.2.2 接合装置および接合実験方法

実験に用いた接合装置の概略図をFig.6-2に示す．接合部の加熱には，発振機出力10kW，

発振周波数30kHzの高周波誘導加熱装置（日本サーモニクス製：NT210）を用いた．昇温

速度は16.7K/sとし，赤外線放射温度計にて接合部の温度を監視しながら，温度調節計を介

して一定になるように制御した．供試材を加圧する機構には5kNのサーボプレス（蛇の目 ミシン製：JP-S0501）を用いた．内蔵のロードセルとコントローラによって，一定の荷重 が常に接合面に加わるように制御した．また，接合に用いた超音波発振機（日本アレック ス製：ALEX-1200AT）は，出力1200W，発振周波数20kHzで，無負荷時のホーン先端で の振幅は40㎛（peak to peak）である．振動振幅が常に一定となるように制御を行った．

Fig.6-3に接合時の圧力，温度，超音波振動の付加サイクルを示す．500Nの予圧（P1）

を加えた後，高周波誘導加熱装置にて接合部を加熱すると同時に，サーボプレスにて1099N の荷重（P2）を加えた．接合部が所定の温度（T1：723K, 773K, 823K）になったのち，所 定の接合時間（t1=390s），温度と圧力を保持しながら超音波を印加した（振動子への入力 Ip）．390s経過後，各動作を終了させ，供試材を大気中で放冷した．

接合部の温度は，接合部近傍をK種熱電対にて測定し，設定値から逸脱していないか監 視した．また，接合部の圧力は，すべての試験で3.5MPaとし，その時の供試材の変位を 変位センサーにて監視した．超音波の振幅および出力は，発振機内の電流値をモニターし，

設定値から逸脱していないか監視した．

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Fig.6-2 Test equipment schematic

Fig.6-3 Temperature, pressure and input power to the transducer as a function of time during the application of ultrasonic vibration

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6.2.3 引張試験及び接合部近傍の組織分析

接合部の強さを測定するために，接合されたアルミニウム丸棒（以後，接合材と呼ぶ）

の引張試験を行った．引張試験は精密万能試験機（島津製作所製：AG-250kNG）を用い，

歪速度は4.9×10^-4s^-1とした．同一条件で3回行い，破断荷重を接合部直径から算出した断

面積で割った平均値を接合強度（Bonding strength）とした．

引張試験後，走査型電子顕微鏡（日本電子製：JSM-6500F，以後SEMと呼ぶ）を用い，

加速電圧15kVにてアルミニウム丸棒破断面の観察を行った．

また，接合部近傍組織を観察するための試料を作製した．組織観察用試料は，接合材よ り接合部から10㎜程度の位置で切断し，その後，接合部中央を長手方向と平行に切断する ことで，接合部近傍断面を現出させた．そして#2000までのエメリー紙で研磨し，ダイヤ モンド研磨液（9㎛）および二酸化シリカ懸濁液を用いてバフ研磨を行った．

研磨した試料を用いて，マイクロスコープ（キーエンス製：VHX-1000）にて接合部近傍 の組織観察を行った．また，接合部近傍の硬さはビッカース硬さ試験機（ミツトヨ製：

HM-101）にて測定した．さらに，試料の接合部近傍のO，Al，Ti元素の分析を山梨県産

業技術センター所有のEPMA（日本電子製：JXA-8900RL，ビーム径10㎚）にて調べた．

マイクロスコープ，ビッカース試験機，EPMA装置の外観をFig.6-4に示す．

Fig.6-4 Appearance photo of the measuring device

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