日本东北大学研究生院工学研究科材料·开发系研究人员近期发表了题为“异种材料接合工艺的新发展”的共同研究成果。

异种原材料之间的接合是新一代结构物和设备装置制造中的重要技术。通过对接合时产生的异种材料界面现象进行控制，发展崭新的异种材料接合工艺。

新一代结构物和设备装置中，各种不同材料按需要应用于不同部位，即多材料化。多材料化的实现，需要不同物性的材料接合（异种材料接合），当采用熔融焊接法进行接合时（将两种材料局部熔化后进行焊接，使其成为一体），伴随着不同材料间产生的过度反应，多数时候都只能得到性能较差的接合界面。因此，通常认为异种材料的接合是不可能实现的技术。

近期，不必熔化材料的接合方法（固相接合法）被大量开发出来，可以抑制接合时的过度反应，并得到了可实际应用的异种材料接头，但接头的物性却远远不及母材。研究人员认为，为了打破这种现状，重要的是控制异种材料接合时产生的界面现象，有目的地制出性能优秀的界面相。

异种材料接合中的界面反应是在局部快速进行的冶金现象，受到其他合金元素的影响。因此，研究人员详细调查了元素添加对各种产业领域中必要的异种金属组合，如Al/Fe、Al/Cu等异种材料接合中界面现象的效果。

例如，在Al/Fe的接合中，通过在接合界面添加Ni，可大幅改善接头强度。从机理来看，添加Ni可细化界面形成的金属间化合物的结晶粒径，从而改善接头强度。

添加Ni对异种材料接合的效果，已经用弧焊、激光焊接、摩擦搅拌接合等各种焊接·接合方法进行了确认。在异种材料接合中的界面组织控制可有效改善接头性能的成果，是高校与企业共同研究、产学研有效协同的结果。 （子君）