異種金属溶接において、溶接部の材質

質問

レーザー肉盛り溶接をする際、溶接された場所は結果的に何の金属になるのでしょうか？

◆条件◆
・母材＝チタン合金
・溶接材＝純チタン（Φ0.2線）

溶接部は、母材と溶接材が溶け合った場所になるのであれば以下のようになると思います。

【母材＋溶接材＝チタン合金？】

そもそも肉盛り溶接において、母材と溶接材の金属は完全に混ざり合うのでしょうか？
それとも溶け合っているのは、母材と溶接材とが接触している面だけでしょうか？
初歩的な質問で申し訳ないのですが
溶接の仕組みについて、ご教授よろしくお願い致します。

回答No.5

noname#230359

レーザー溶接と言っても熱の加え方は異なるが基本的に金属組織は余り変わら
ないような気がするが、専門家では無いので想像にすぎませんけれども
↓に軟鋼のミクロ組織の溶接断面部画像があるが、溶着金属・ボンド・母材の
関係は不変だと思います。

更に、「レーザー溶接　ミクロ組織」で検索すると、沢山の興味深い文献が
出てきます。私は時間が無くて全ては見切れませんが、参考になりそうですよ
何でも首をつ込みたくなる性分は如何ともしがたいが参考になれば

専門家をクリックしてしまったｗでもまぁ溶接には詳しいのは間違いないけど

参考URL：

http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0110020100

回答No.4

noname#230359

回答（3）さんの言われるように加工方法によって違うでしょう。

下記リンクのように、レーザーパラメーターを調節することにより
母材と溶接材との溶け込み深さも調節できるでしょう。

参考URL：

http://laserwelding.co.jp/tag/%E3%83%AC%E3%83%BC%E3%82%B6%E3%83%BC%E6%BA%B6%E6%8E%A5%E3%80%80%E8%82%89%E7%9B%9B%E3%80%80

回答No.3

noname#230359

着目するスケールがマクロなのか原子レベルのミクロなので違うものの、足して二で割ることにはならないでしょう。

参考になると思われる他例
　?製鋼で用いる転炉はタネ金属を投入しただけでは混ざらないので、ガスを吹き込んで攪拌し
　　均質な合金にする。
　?融点以下で清浄な金属を押付ける拡散接合では、境目で原子個数がカウントできるレベルで
　　混ざり合うから光学顕微鏡の程度では境目がハッキリする。

レーザー溶接は短時間の照射で溶解を完了させるから、?の攪拌にはならないし、かといって?ほどミクロでもない。

前問の伸線とも関係しますが、チタン合金の結晶とサイズはこんなもの
　　http://www.fukuyama-u.ac.jp/gakubu/mecha/staff/nakahigashi/kenkyu1.html
　　市販されているチタン合金の結晶粒の大きさ（結晶粒径）は10μm程度
　　特殊な処理（水素処理：水素吸蔵―熱処理・加工―脱水素）を行うことで、結晶粒径は
　　0.3～0.5μmにまで微細粒化　→　巨大超塑性伸びが可能となる

レーザー溶接では結晶サイズを制御するのは困難で、境界面で結晶粒は大きくなるのと乱れが生じ強度が低くなると考えられます。

回答No.2

noname#230359

中々、積極的に混ざり合う現象には成り難く、境界部が若干混ざり合い、濃度が濃い部分から、
低い部分に混ざり物が若干流れ込むような具合だと思います。

回答No.1

noname#230359

溶接された部分は、溶接材に近い組成となると思いますが、母材成分も
ある程度は溶け込むでしょうし、溶接作業に伴う不純物の増加もあるでしょ
う。
また、熱履歴による材料特性の変化も重要なファクターと思います。

溶接部の材料特性は、母材でのそれか、溶接材のそれか、いずれが適切で
あるかという２者択一の質問に対する回答は難しいものと思います。