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異種金属箔材の摩擦攪拌拡散接合における攪拌領域の特定と接合メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K06814
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 複合材料・表界面工学
研究機関宇都宮大学

研究代表者

高山 善匡  宇都宮大学, 工学部, 教授 (60163325)

研究分担者 山本 篤史郎  宇都宮大学, 工学部, 准教授 (40334049)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード摩擦撹拌接合 / 摩擦撹拌拡散接合 / 箔 / アルミニウム / チタン / EBSD解析 / 異材接合 / アルミニウム合金 / 銅 / ジルコニウム / 鉄 / 表面粗さ / 接合 / 摩擦攪拌接合
研究成果の概要

工業用純チタン箔の上にA5052, A4045およびA1050アルミニウム合金箔を重ね、摩擦撹拌拡散接合(Friction Stir Diffusion Bonding:FSDB)を行った。箔材のFSDBは105,000rpmの超高速回転するエアスピンドルによりアルミニウム上箔のみを撹拌することにより首尾よく遂行された。摩擦撹拌拡散点接合では、接合強度はツール中心からの距離によって変化した。撹拌領域と接合機構を調べるため接合断面のEBSD解析を行い、強度分布に対応する微細粒領域と粗大粒領域が観察された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

工業用純チタン箔の上にA5052, A4045およびA1050アルミニウム合金箔を重ね、回転するツールを箔材に押付け材料を加熱するとともに撹拌する摩擦撹拌拡散接合(FSDB)を行った。通例板材に適用されるFSDBを0.1mm厚の箔材に適用し、超高速回転するエアスピンドルを用いることにより首尾よく接合された。これまで不明であった撹拌領域と接合機構を接合断面のEBSD結晶方位解析により明らかにした。また、高い接合強度が大きなひずみに対応する微細粒領域で得られることが分かった。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] Preferred orientation formation in surface layer of aluminum2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshimasa Takayama, Ryuichi Hamano, Takuya Arakawa and Hideo Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conf. Series

      巻: 1270 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1270/1/012028

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of temperature on friction stir diffusion bonding in foils of aluminum alloy and dissimilar metals2019

    • 著者名/発表者名
      K. Igari, S. Moriyama, T. Kodama, Y. Takayama
    • 雑誌名

      Proceedings of 14th INALCO2019

      巻: 1 ページ: 170-171

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Friction stir lap welding of aluminum alloy foils with micro indentation2019

    • 著者名/発表者名
      K. Nakayama, T. Kodama, K. Igari, Y. Takayama, H. Watanabe
    • 雑誌名

      Proceedings of 14th INALCO2019

      巻: 1 ページ: 220-221

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 5052Al/金属箔材の摩擦攪拌拡散接合継手に及ぼす温度の影響2019

    • 著者名/発表者名
      猪狩昂平,児玉崇,高山善匡,渡部英男
    • 学会等名
      軽金属学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 異種金属箔材の摩擦攪拌拡散接合2019

    • 著者名/発表者名
      高山 善匡,児玉崇,猪狩昂平,中山和樹
    • 学会等名
      溶接学会第96回界面接合研究委員会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A1050Al及びA5052Al合金箔材の摩擦攪拌接合2019

    • 著者名/発表者名
      中山和樹,高山善匡,児玉崇
    • 学会等名
      軽金属溶接協会2019年度年次講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 5052Al/ 金属箔材の摩擦攪拌拡散接合に及ぼす温度の影響2019

    • 著者名/発表者名
      猪狩 昂平,児玉 崇,高山善匡,渡部英男
    • 学会等名
      日本金属学会第164回春期大会講演概要
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 摩擦攪拌拡散接合されたアルミニウム/チタン箔材断面の結晶方位解析2019

    • 著者名/発表者名
      児玉 崇,高山善匡,渡部英男
    • 学会等名
      日本金属学会第3回金属・無機・有機材料の結晶方位解析と応用技術研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 5052Al/ 金属箔材の摩擦攪拌拡散接合に及ぼす温度の影響2019

    • 著者名/発表者名
      高山 善匡、猪狩 昂平 児玉 崇、渡部 英男
    • 学会等名
      日本金属学会2019年春期大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 5052Al/金属箔材の摩擦攪拌拡散接合継手に及ぼす温度の影響2018

    • 著者名/発表者名
      猪狩昂平,児玉崇,高山善匡,渡部英男
    • 学会等名
      軽金属学会第134回春期大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 5052Al/金属箔材の摩擦攪拌拡散接合に及ぼす温度と押込み量の影響2018

    • 著者名/発表者名
      猪狩昂平,児玉崇,高山善匡,渡部英男
    • 学会等名
      軽金属学会第135回秋期大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 微小押込みによるアルミニウム合金 箔材の摩擦攪拌接合2018

    • 著者名/発表者名
      中山和樹、児玉崇、猪狩昂平、高山善匡
    • 学会等名
      軽金属溶接協会 年次講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 摩擦攪拌拡散接合されたアルミニウム/チタン箔材断面のSEM/EBSD解析2018

    • 著者名/発表者名
      児玉 崇, 高山 善匡, 渡部 英男
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] アルミニウム合金/チタン箔材のアルミニウム合金/チタン箔材の摩擦攪拌拡散接合における材料流動と接合状態の関係状態の関係2017

    • 著者名/発表者名
      児玉 崇, 高山 善匡, 渡部 英男
    • 学会等名
      軽金属学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 摩擦攪拌拡散接合されたアルミニウム合金/チタン箔材の攪拌領域と微細組織2017

    • 著者名/発表者名
      児玉 崇, 高山 善匡, 渡部 英男
    • 学会等名
      軽金属学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 5052Al/金属箔材の重ね合わせ摩擦攪拌拡散接合継手における波状界面形成2017

    • 著者名/発表者名
      猪狩昂平,福重広輝,高山善匡,渡部英男
    • 学会等名
      軽金属学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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