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I/F に関する結果と考察

ドキュメント内 首都大学東京大学院 (ページ 37-42)

5.1 EDS 観察

Fig. 40にA5083/Al10SiのAs-built材と後熱処理材の接合界面付近のSEM写真を示 す.画像中に示された点はEDSで点分析を行った個所である.Fig. 40より,As-built

材ではA5083-O側,Al-10Si-0.3Mg側ともに析出物などが存在せず滑らかな表面をし

ているが,後熱処理後ではAl-10Si-0. 3Mg側でSiが粒状化していることが分かる.

A5083-OはSiの含有量が0.4%以下であるため後熱処理後も変化はなかった.

Fig. 40 SEM images of bonding interface (a) As-built, (b) Post heat treated.

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Fig. 41にA5083/Al10SiのAs-built材と後熱処理材の(a)Mgと(b)Siについての点分 析結果を示す.図中に示す点分析結果は,Fig. 40の各数字から画像縦方向に5点分 析を行った結果の最大値と最小値を除いた3点の平均値である.また,Fig. 42に同 材料のMgとSiについてのマッピング分析結果を示す.Mg,Siともに,後熱処理材

では As-built 材と比較して界面を挟んだ元素の変化量小さく変化も緩やかになって

おり,後熱処理によって拡散が起きたことが分かる.後熱処理による拡散はX.Wang らも報告している40)

また,後熱処理後ではFig. 41 (a) (b)ともに界面付近でMg, Siのエラーバーが大き くなった.これはA5083-O からのMgの拡散によって Mgの存在が増えつつあるた め,単体で存在するよりもMg2Siを形成しやすいMg が,界面付近でMg2Si となっ ている可能性が挙げられる41)

Fig. 41 Amount of (a) Mg, (b)Si by EDS dot analysis.

0 2 4 6 8

-400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200

Post heat treated As built

Amount of Mg, wt%

Distance l/m

←Bonding interface

(a)

0 5 10 15 20 25

-400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200

Post heat treated As built

Amount of Si, wt%

Distance l/m Bonding interface→

(b)

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Fig. 42 (a)にA5083/Al10SiのAs-built材のMgとSiのEDSマッピング解析結果を示 す.これより,As-built 材では Mg 含有量が多い A5083-O 側と Si 含有量が多い

Al-10Si-0.3Mg合金側の境界が明確にわかり,これが接合界面である.

Fig. 42 (b)にA5083/Al10Siの後熱処理後のMgとSiのEDSマッピング解析結果を

示す.Fig. 42 (b)では(a)と比較して接合界面が分かりにくく,Mg,Siの含有量ともに

拡散によりなだらかに変化している.また,両者の画像中央部に白くなっている点 が多くある.画像を見比べると Mg,Siのマッピング解析結果で含有量が多いために 白くなっている個所はほぼ一致する.したがってここでは Mg2Si が形成されている 可能性がある.

Fig. 42 (a) EDS mapping analysis of Mg and Si As-built bonding interface.

Fig. 42 (b) EDS mapping analysis of Mg and Si Post heat treated bonding interface.

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5.2 準静的引張試験

Fig. 43に黒線で示したA5083/Al10Siと,紫線で示したAl10Si丸棒の準静的引張試

験の結果を示す.それぞれ実践がAs-built材,破線が後熱処理材を示す.As-built材 ではA5083-Oの硬さ77HV42),Al-10Si-0.3Mgの硬さ101HVであるためA5083-Oを含

むA5083/Al10Siの方が最大引張強さが低く伸びが大きかったが,後熱処理を行うと

Al-10Si-0.3Mg の硬さが 41.6HV まで低下するので,全体が Al-10Si-0.3Mg である

Al10Siの方が伸びが大きかった.

A5083/Al10SiもAl10Siも後熱処理後は引張強さが低下した代わりに伸びが向上し

た。

Fig. 43 Stress-strain curves of As-built bar and Post heat treated bar.

5.3 破面観察

Fig. 44 (a)と(b)はそれぞれA5083/Sl10SiのAs-built材と後熱処理材の引張試験後の 丸棒試験片と破断面の写真である。

Fig. 44 (a)のAs-built材では破断はA5083-O側で起こり,接合界面では破断しなか った.また,破断面を観察すると延性破壊を示すディンプルが見られた.Fig. 44 (b) の後熱処理材では破断はAl-10Si-0.3Mg側で起こり,試験中にネッキングが観察され た.破断面のSEM観察ではAs-built材同様ディンプルが見られた.

以上のことから,これらの丸棒は十分な接合強度を持つことが分かった.

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0 5 10 15 20 25 30 35

A5083/Al10Si, Post heat treated A5083/Al10Si, As-built

Al10Si, Post heat treated Al10Si, As-built

Nominal stress, /MPa

Nominal strain, (%)

Crosshead speed : 1 mm/min

40

Fig. 44 Images of after tensile test and SEM images of fracture surface (a) As-built, (b) Post heat treated specimens.

Bonding interface

Al-10Si-0.3 A5083

(a)As-built

A5083

Bonding interface

Al-10Si-0.3Mg (b) Post heat treated

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