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Elucidation of interface bonding mechanism and novel-tool strengthening principle in friction assisted joining of Al alloy to CFRTP

研究課題

研究課題/領域番号 22K14511
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分26050:材料加工および組織制御関連
研究機関大阪大学

研究代表者

GENG PEIHAO  大阪大学, 接合科学研究所, 特任講師 (40900064)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022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Al/CFRP joining / Friction spot joining / Al/CFRP / Interface structure / Performance control / Novel tool / Friction welding
研究開始時の研究の概要

Research on joining of Al alloys to CFRTP is of great interest due to the growing demand for lightweight construction in the transportation industries. This project aims to quantitatively elucidate the bonding formation mechanism and bubble formation mechanism in friction assisted joining of Al alloy and CFRTP, and then clarify strengthening mechanism of novel tools to improve joint strength. The applicant’s preliminary research proved the feasibility of novel tool with concave-shoulders, the dimensional parameter will be optimized and the resultant strengthening mechanism is elucidated.

研究成果の概要

当社は、新しい摩擦ツール設計に基づいたアルミニウム/ポリマー材料の摩擦熱補助接合技術を発明しました。新しい摩擦ツールは、局所的な摩擦発熱とアルミニウムの局所的な塑性変形制御により、従来のプロセスにおける接合部の中心部の薄肉化の問題を解決します。従来のプロセスと比較して、この技術はツールの幾何学的パラメータをさらに最適化することにより、接合強度が大幅に向上し、さまざまなサイズ仕様で高強度の Al/CFRP 点接合を実現しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

The Al/CFRP friction-assisted joining technology uses a new concave shoulder tool design to achieve high-strength spot joining of Al/CFRP thin plates. As a new lightweight joining technology, it helps promote the application of Al/polymer material hybrid structure in new energy vehicles.

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of tool revolutionary pitch on heat transfer and material flow in Al/steel friction stir lap welding2024

    • 著者名/発表者名
      Geng Peihao、Ma Hong、Zhao Pengkang、Ma Ninshu、Takuya Miura、Fujii Hidetoshi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Processing Technology

      巻: 325 ページ: 118306-118306

    • DOI

      10.1016/j.jmatprotec.2024.118306

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of thermal-mechanical conditions on strength of silanized Al alloy/CFRTP hybrid joint made by thinning-controlled hot pressing2024

    • 著者名/発表者名
      Li Weihao、Geng Peihao、Ma Ninshu、Chen Chuantong
    • 雑誌名

      Materials Today Communications

      巻: 38 ページ: 108507-108507

    • DOI

      10.1016/j.mtcomm.2024.108507

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of thermal condition on isothermal-pressing joined strength of silanized Al alloy/carbon fiber-reinforced polyamide-62023

    • 著者名/発表者名
      Weihao Li、Peihao Geng、Qian Wang、Ninshu Ma、Shuaijie Zhao、Chuantong Chen
    • 雑誌名

      Journal of Materials Research and Technology

      巻: 24 ページ: 8035-8052

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of nanosecond pulsed laser parameters on texturing formation of metallic surface: Experiment and modelling2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Suyu、Wang Wenquan、Xu Yuxin、Zhang Xinge、Chen Chuantong、Geng Peihao、Ma Ninshu
    • 雑誌名

      Journal of Materials Research and Technology

      巻: 26 ページ: 7775-7788

    • DOI

      10.1016/j.jmrt.2023.09.118

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Improving bonding strength of Al/CFRTP hybrid joint through modifying friction spot joining tools2023

    • 著者名/発表者名
      Geng Peihao、Ma Hong、Li Weihao、Murakami Kazuki、Wang Qian、Ma Ninshu、Aoki Yasuhiro、Fujii Hidetoshi、Chen Chuantong
    • 雑誌名

      Composites Part B: Engineering

      巻: 254 ページ: 110588-110588

    • DOI

      10.1016/j.compositesb.2023.110588

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Prediction of residual stresses within dissimilar Al/steel friction stir lap welds using an Eulerian-based modeling approach2022

    • 著者名/発表者名
      Geng Peihao、Morimura Masashi、Wu Song、Liu Yong、Ma Yunwu、Ma Ninshu、Aoki Yasuhiro、Fujii Hidetoshi、Ma Hong、Qin Guoliang
    • 雑誌名

      Journal of Manufacturing Processes

      巻: 79 ページ: 340-355

    • DOI

      10.1016/j.jmapro.2022.05.001

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement and simulation of thermal-induced residual stresses within friction stir lapped Al/steel plate2022

    • 著者名/発表者名
      Geng Peihao、Morimura Masashi、Ma Ninshu、Huang Wenjia、Li Weihao、Narasaki Kunio、Ogura Takuya、Aoki Yasuhiro、Fujii Hidetoshi
    • 雑誌名

      Journal of Materials Processing Technology

      巻: 310 ページ: 117760-117760

    • DOI

      10.1016/j.jmatprotec.2022.117760

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Al/CFRTP 摩擦スポット接合における接合強度に及ぼすツール変更の影響2023

    • 著者名/発表者名
      Weihao Li, Peihao Geng, Ninshu Ma, Aoki Yasuhiro, Fujii Hidetoshi
    • 学会等名
      溶接学会全国大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2025-01-30  

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