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母材を大幅に凌ぐ高強度・高延性継手を達成するツールレス新規摩擦接合技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 15H04133
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 複合材料・表界面工学
研究機関大阪大学

研究代表者

藤井 英俊  大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (00247230)

研究分担者 上路 林太郎  大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (80380145)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2015年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワード接合 / ものづくり / 材料加工・処理 / 金属生産工学 / 構造・材料 / 組織制御 / 表面・界面制御 / 可視化 / 表面・界面物性 / 強加工 / 母材破断
研究成果の概要

回転ツールを用いずに材料同士を摩擦させながら接合する手法において、界面近傍まで素材の温度上昇を抑制、すなわち素材の強度低下を抑制することに成功し、回転ツールが不要な新規接合技術を確立した。無変態で接合が行われることにより、接合界面で微細に再結晶した組織が得られ、継手効率が100%の接合体を得ることに成功した。摩擦圧接に加えて、直線的な駆動をする線形駆動摩擦接合システムを構築し、適用範囲の拡大を図った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

回転ツールを用いずに材料同士を摩擦させながら接合することで、100%の継手効率を得る手法を確立した。特に、印加圧力によって、接合温度を任意に制御できることを発見したのは特筆に値し、A1点以下の温度で接合が可能となった。これにより、フェライトと球状セメンタイトからなる組織が得られ、強度ならびに靭性の良好な継手が得られる。炭素量に関係なく、鉄鋼材料を接合可能にするこれらの技術の産業界への波及効果は大きいと言える。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (55件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 9件、 招待講演 4件) 備考 (2件) 産業財産権 (11件) (うち外国 5件)

  • [雑誌論文] Microstructure control of medium carbon steel joints by low-temperature linear friction welding2019

    • 著者名/発表者名
      Kuroiwa Ryosuke、Liu Huihong、Aoki Yasuhiro、Yoon Sungook、Fujii Hidetoshi、Murayama Gen、Yasuyama Masanori
    • 雑誌名

      Science and Technology of Welding and Joining

      巻: 24 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1080/13621718.2019.1600771

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear Friction Stir Welding of Medium Carbon Steel at Low Temperature2019

    • 著者名/発表者名
      Aoki Yasuhiro、Kuroiwa Ryosuke、Fujii Hidetoshi、Murayama Gen、Yasuyama Masanori
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 59

    • NAID

      130007729954

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    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-temperature Joining of Carbon Steel by Large Load and Localized Deformation2019

    • 著者名/発表者名
      T. Miyagaki, H. Liu, M. Kamai and H. Fujii
    • 雑誌名

      Proc. 4th Int. Conf. on Welding and Failure Analysis of Engineering Materials

      巻: 4 ページ: 1-5

    • NAID

      130007519502

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      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 中炭素鋼の低温線形摩擦攪拌接合2017

    • 著者名/発表者名
      青木 祥宏、黒岩 良祐、藤井 英俊、村山 元、泰山 正則
    • 雑誌名

      鉄と鋼

      巻: 103 号: 7 ページ: 422-428

    • DOI

      10.2355/tetsutohagane.TETSU-2016-109

    • NAID

      130006894963

    • ISSN
      0021-1575, 1883-2954
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability of the Retained Austenite in Low-alloyed Transformation Induced Plasticity-Aided Steels during Friction Stir Welding2016

    • 著者名/発表者名
      T. Miura, R. Ueji, H. Fujii, T. Murakami and T. Kobashi
    • 雑誌名

      Sci. Technol. Weld. Joining

      巻: 21 号: 4 ページ: 281-286

    • DOI

      10.1080/13621718.2015.1104096

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      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Linear Friction Welding of Medium Carbon Steel2016

    • 著者名/発表者名
      R. Kuroiwa, Y. Aoki, H. Fujii, G. Murayama and M. Yasuyama
    • 雑誌名

      roc. 11th Int. Symp. on Friction Stir Welding

      巻: 11 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Application of Linear Friction Welding to the Thin Carbon Steel Plate2016

    • 著者名/発表者名
      R. Kuroiwa, Y. Aoki, H. Fujii, G. Murayama and M. Yasuyama
    • 雑誌名

      Proc. 10th Int. Conf. on Trends in Welding Research & 9th Int. Welding Symp. of Japan Welding Society

      巻: 10 ページ: 862-865

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    • 著者名/発表者名
      T. Inagaki, Y. Aoki and H. Fujii
    • 学会等名
      5th Linear Friction Welding Symp., Cambridge, UK (2019.3.20-21)
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    • 著者名/発表者名
      Y. Aoki and H. Fujii
    • 学会等名
      5th Linear Friction Welding Symp., Cambridge, UK (2019.3.20-21)
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    • 著者名/発表者名
      川久保 拓海, 柳楽 知也, 青木 祥宏, 潮田 浩作, 藤井 英俊
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第177回春季講演大会, 東京 (2019.3.20-22)
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      2018 実績報告書
  • [学会発表] Welding of Steel below A1 by Linear Friction Welding2018

    • 著者名/発表者名
      H. Fujii
    • 学会等名
      4th International Conference on Welding and Failure Analysis of Engineering Materials (WAFA-2018), Aswan, Egypt (2018.11.19-22)
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      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 摩擦接合を利用した2つの新規接合方法の開発-FSWとLFW-2018

    • 著者名/発表者名
      藤井 英俊
    • 学会等名
      軽金属国際ワークショップ「Meet Fraunhofer!」~日独の産学連携最前線:マルチマテリアル接合~, 大阪大学 (2018.12.7)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 低温線形摩擦接合2018

    • 著者名/発表者名
      藤井 英俊, 青木 祥宏
    • 学会等名
      一般社団法人摩擦接合技術協会平成30年度第3回研究会, 愛知県産業科学技術総合センター/産業技術センター (2019.2.4)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] No-Transformation Welding of Steel-Friction Stir Welding and Linear Friction Welding2018

    • 著者名/発表者名
      H. Fujii and Y. Aoki
    • 学会等名
      12th Int. Symp. on Friction Welding, Quebec, Canada (2018.6.26-28)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中炭素鋼の線形摩擦攪拌接合2018

    • 著者名/発表者名
      青木 祥宏, 尹 盛煜, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成30年度春季全国大会, 東京 (2018.4.24-26)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 中炭素鋼薄板の線形摩擦接合継手特性に及ぼす接合因子の影響2018

    • 著者名/発表者名
      尹 盛煜, 青木 祥宏, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成30年度春季全国大会, 東京 (2018.4.24-26)
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  • [学会発表] 炭素鋼の大荷重局部変形接合2018

    • 著者名/発表者名
      宮垣 徹也, 劉 恢弘, 釜井 正善, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成30年度春季全国大会, 東京 (2018.4.24-26)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 線形摩擦接合における高品質継手の作製2018

    • 著者名/発表者名
      青木 祥宏, 尹 盛煜, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成30年度秋季全国大会, 愛媛 (2018.9.12-14)
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      2018 実績報告書
  • [学会発表] 中炭素鋼版の線形摩擦接合継手における微細組織分布2018

    • 著者名/発表者名
      尹 盛煜, 青木 祥宏, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成30年度秋季全国大会, 愛媛 (2018.9.12-14)
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      2018 実績報告書
  • [学会発表] 溶接学会 平成30年度 秋季全国大会, 愛媛 (2018.9.12-14)2018

    • 著者名/発表者名
      伍 沢西, 柳楽 知也, 青木 祥宏, 潮田 浩作, 藤井 英俊
    • 学会等名
      摩擦攪拌接合したCr-Si炭素鋼の組織と機械的性質
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      2018 実績報告書
  • [学会発表] Ti-6Al-4V合金/SUS316L鋼の異材摩擦圧接2018

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘, 青木 洋, 青木 祥宏, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成30年度秋季全国大会, 愛媛 (2018.9.12-14)
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  • [学会発表] 大荷重局部変形による炭素鋼の低温接合2018

    • 著者名/発表者名
      宮垣 徹也, 劉 恢弘, 釜井 正善, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成30年度秋季全国大会, 愛媛 (2018.9.12-14)
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      2018 実績報告書
  • [学会発表] A1点以下での接合を実現する局部変形を活用した新規接合法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      宮垣 徹也, 劉 恢弘, 釜井 正善, 藤井 英俊
    • 学会等名
      一般社団法人 日本鉄鋼協会 第176回秋期講演大会, 仙台 (2018.9.19-21)
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      2018 実績報告書
  • [学会発表] チタン合金/ステンレス鋼における異材摩擦圧接2018

    • 著者名/発表者名
      劉 恢弘, 青木 洋, 青木 祥宏, 藤井 英俊
    • 学会等名
      2018年秋期講演大会(第163回)日本金属学会講演大会, 仙台 (2018.9.19-21)
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      2018 実績報告書
  • [学会発表] Relationship between Flash Behaviour, Material Strength and Upset Distance in Four Phase during LFW2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Aoki and H. Fujii
    • 学会等名
      4th Int. Linear Friction Welding Symp.
    • 発表場所
      Cambridge
    • 年月日
      2017-03-16
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      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Latest Welding for High Strength and Toughness -Friction Stir Welding and Linear Friction Welding of Steel without Transformation2017

    • 著者名/発表者名
      H. Fujii
    • 学会等名
      24th ABCM International Congress of Mechanical Engineering, Brazil (2017.12.3-8)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Friction Welding of High-Speed Steel at Low Temperture2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Aoki, Y. Aoki, H. Liu and H. Fujii
    • 学会等名
      2017 Int. Congress on Welding, Additive Manufacturing and associated non-destructive testing, Metz, France (2017.5.17-19)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Process Parameters on Linear Friction Welding of Medium Carbon Steel Plates2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yoon, Y. Aoki and H. Fujii
    • 学会等名
      ICFP2017, Osaka, Japan (2017.11.22-24)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 線形摩擦攪拌接合過程のおける接合部ミクロ組織の形成過程2017

    • 著者名/発表者名
      青木 祥宏, 黒岩 良祐, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度春季全国大会, 東京 (2017.4.19-21)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 低温摩擦圧接時の高速度鋼継手における接合温度制御方法2017

    • 著者名/発表者名
      青木 洋, 青木 祥宏, 劉 恢弘, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度春季全国大会, 東京 (2017.4.19-21)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高速度鋼の多段階低温摩擦圧接2017

    • 著者名/発表者名
      青木 洋, 青木 祥宏, 劉 恢弘, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)日本鉄鋼協会第174回秋期講演大会, 札幌 (2017.9.6-8)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Ti-6Al-4V 合金線形摩擦接合継手の微細組織に及ぼす印加圧力の影響2017

    • 著者名/発表者名
      青木 祥宏, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度秋季全国大会, 福岡 (2017.9.11-13)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 摩擦圧接によるTi-6Al-4V/SUS16Lの異材接合2017

    • 著者名/発表者名
      青木 洋, 青木 祥宏, 劉 恢弘, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成29年度秋季全国大会, 福岡 (2017.9.11-13)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 中炭素鋼の低温線形摩擦攪拌接合2016

    • 著者名/発表者名
      黒岩 良祐, 青木 祥宏, 藤井 英俊, 村山 元, 泰山 正則
    • 学会等名
      (一社)日本鉄鋼協会 CAMP-ISIJ 第172回秋季講演大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 摩擦攪拌によるオーステナイト安定化を利用した高強度・高延性接合法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      藤井 英俊, 三浦 拓也, 上路 林太郎
    • 学会等名
      (公社)日本金属学会 2016年秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 線形摩擦接合におけるバリ生成2016

    • 著者名/発表者名
      青木 祥宏, 黒岩 良祐, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成28年度秋季全国大会
    • 発表場所
      群馬
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 薄板鋼板の線形摩擦接合2016

    • 著者名/発表者名
      黒岩 良祐, 青木 祥宏, 藤井 英俊, 村山 元, 泰山 正則
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成28年度秋季全国大会
    • 発表場所
      群馬
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 中炭素鋼の線形摩擦接合2016

    • 著者名/発表者名
      黒岩 良祐, 青木 祥宏, 藤井 英俊, 岡田 徹, 泰山 正則
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成28年度春季全国大会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-04-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Flash Behavior during Linear Friction Welding2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Aoki, R. Kuroiwa and H. Fujii
    • 学会等名
      International Conference in Africa and Asia
    • 発表場所
      Cairo, Egypt
    • 年月日
      2015-11-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 低温摩擦圧接による炭素鋼継手作製の試み2015

    • 著者名/発表者名
      白沢 卓大, 上路 林太郎, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)日本鉄鋼協会第170回秋季講演大会学生ポスターセッション
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2015-09-16
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      2015 実績報告書
  • [学会発表] 低回転摩擦圧接による中炭素鋼継手の作製2015

    • 著者名/発表者名
      白沢 卓大, 上路 林太郎, 森貞 好昭, 藤井 英俊
    • 学会等名
      (一社)溶接学会 平成27年度秋季全国大会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-09-02
    • 関連する報告書
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  • [備考] 接合界面機構学分野 藤井研究室

    • URL

      http://www.jwri.osaka-u.ac.jp/~dpt9/

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  • [備考] 接合界面機構学分野 藤井研究室

    • URL

      http://www.jwri.osaka-u.ac.jp/~dpt9/index.html

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  • [産業財産権] 金属材の固相接合方法及び固相接合装置2019

    • 発明者名
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    • 権利者名
      藤井 英俊, 森貞 好昭, 劉 恢弘, 青木祥宏、釜井正善
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
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    • 発明者名
      藤井 英俊, 森貞 好昭, 青木祥宏
    • 権利者名
      藤井 英俊, 森貞 好昭, 青木祥宏
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-030186
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 固相接合用鋼、固相接合用鋼材、固相接合継手及び固相接合構造物2019

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    • 権利者名
      藤井 英俊, 潮田浩作, 柳楽 知也, 森貞 好昭, 青木祥宏
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-044618
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 固相接合用耐候性鋼、固相接合用耐候性鋼材、固相接合構造物及び固相接合方法2019

    • 発明者名
      藤井 英俊, 潮田浩作, 柳楽 知也, 森貞 好昭
    • 権利者名
      藤井 英俊, 潮田浩作, 柳楽 知也, 森貞 好昭
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-044619
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 鉄鋼材の表面改質方法及び鉄鋼構造物2019

    • 発明者名
      藤井 英俊, 森貞 好昭, 青木祥宏
    • 権利者名
      藤井 英俊, 森貞 好昭, 青木祥宏
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-060873
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 摩擦接合方法2017

    • 発明者名
      藤井 英俊, 他2名
    • 権利者名
      藤井 英俊, 他2名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-532363
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 線形摩擦接合方法及び線形摩擦接合装置2017

    • 発明者名
      藤井 英俊, 他3名
    • 権利者名
      藤井 英俊, 他3名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 線形摩擦接合方法2017

    • 発明者名
      藤井 英俊, 他3名
    • 権利者名
      藤井 英俊, 他3名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 線形摩擦接合方法2017

    • 発明者名
      藤井 英俊, 他3名
    • 権利者名
      藤井 英俊, 他3名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 摩擦圧接方法2017

    • 発明者名
      藤井 英俊, 他2名
    • 権利者名
      藤井 英俊, 他2名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 摩擦接合方法2015

    • 発明者名
      藤井 英俊, 上路 林太郎, 森貞 好昭
    • 権利者名
      藤井 英俊, 上路 林太郎, 森貞 好昭
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2015-152112
    • 出願年月日
      2015-07-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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