界面特性に基づくCu/Al積層複合板の変形・損傷挙動
Ti/Al積層複合板、Cu/Al積層複合板、Mg/Al積層複合板は優れた総合特性を有しており、航空宇宙、鉄道輸送などの分野で広く使用されています。 Cu およびその合金は導電性が高く、加工性が良いなどの利点があり、Al およびその合金は耐食性と加工性に優れています。 Cu/Al積層複合板は、CuとAl合金の利点を組み合わせ、その応用の可能性を広げることが期待されています。ただし、積層複合板の界面領域は
Cu/Al 積層複合プレートの存在により、変形中に損傷を受けやすくなり、コンポーネントの使用性能に影響を及ぼします。 Cu/Al積層複合板の変形時の損傷挙動メカニズムを研究することが急務である。現代産業の急速な発展に伴い、金属材料の総合的な性能に対する人々の要求はますます高まっています。例えば、材料の総合性能を向上させ、軽量化を追求する場合、単一成分の材料で要求される総合性能を満たすことは困難です。そこで、金属積層複合材料が登場しました。
代表的な積層構造を有するCu/Al複合板は、Cuの高い導電性と良好な加工性と、Alの低密度と耐食性を兼ね備えており、航空宇宙や鉄道などの分野で広く使用されています。金属層複合プレートの異なる界面形態とコンポーネントの厚さの比率は、複合プレートの機械的特性に大きな影響を与えます。爆発溶接によって製造された複合板の波状の界面形態など、変形中の界面要素の調整効果。波状の界面形態を有する複合板は、平坦な界面を有する複合板と比較して、各構成材料の機械的連動効果により、変形中のせん断強度が高くなります。金属層複合プレートは、変形中に界面の損傷や破損が発生しやすいです。現在、複合板の損傷に関する研究は、材料の損傷挙動を直観的に研究できる実験的手法が主に行われています。しかし、金属積層複合板の変形履歴特性や損傷破壊挙動をミクロスケールで動的に表現するには実験手法がネックとなっている。有限要素法は実条件下での材料変形モデルを構築できるため、積層複合板の変形履歴特性や損傷破壊挙動を正確に解析することができます。
金属積層複合板は、さまざまな構成金属を総合的に利用できる利点があり、航空宇宙や鉄道輸送などの分野で広く使用されています。中でも積層構成は、金属材料の強度と塑性を同時に向上させることができる最も代表的な方法です。強度と可塑性の逆転の関係を克服し、両者を良好に適合させることができるため、学者から大きな注目を集めています。 Cu/Al 層状複合板の界面領域における金属間化合物の機械的特性も、金属マトリックスの機械的特性とは大きく異なります。変形プロセス中、界面は両側の金属の変形を調整できます。しかし、界面特性の存在により、部品は冷間塑性変形中に損傷や欠陥が発生しやすく、安全な使用性能に重大な影響を及ぼします。これは、その幅広い用途を大幅に制限し、技術的なボトルネックになります。したがって、界面特性の制約調整下での損傷挙動と損傷メカニズムとの相関関係に関する研究を行うことが急務である。これは、異種金属積層複合板形成技術の研究、開発、応用において取り組むべき重要な基礎科学的問題となっている。
Cu/Al金属積層複合板の界面特性を研究することにより,各層材料の損傷パラメータを正確に取得し,界面の影響ゾーンを考慮したCu/Al積層複合板の有限要素モデルを確立した。 Cu/Al積層複合板の亀裂の発生と伝播メカニズムをその場引張試験と有限要素シミュレーションを通じて研究し、界面拘束調整の両側での材料の変形メカニズムを明らかにします。実験結果は、後の段階でのCu/Al積層複合板部品の製造プロセスの最適化、成形部品への損傷の回避、および成形部品のサービス性能の向上に使用できます。研究結果は、金属積層複合板の成形技術と理論を豊かにするだけでなく、部品成形理論と技術の開発と改善にとって重要な科学的意義を持っています。
