• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2019 年度 実績報告書

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
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
研究実績の概要

5052アルミニウム合金と異種金属の100um厚の箔材に対し、摩擦撹拌拡散接合(Friction Stir Diffusion Bonding:FSDB)による重ね合わせ点接合を試みた。異種金属の組み合わせは混合エンタルピーが負の値を取る5052Al/Ti、5052Al/Cu、5052Al/Zr、5052Al/Feと選定した。接合パラメータは初期回転数60,000-105,000[rpm]、押し込み量3-20[um]、の範囲で変化させ、接合時間10[s]一定とした。摩擦撹拌は、接合過程において摩擦熱による温度上昇と材料の撹拌の二つの効果を与える。このうち温度の寄与を調査するためにセラミックヒーターを用い、箔材を初期設定温度20-150[C]の範囲で加熱して接合実験を行った。その結果、各温度において最適接合条件が異なる結果が得られた。すなわち、5052Al/Tiの組み合わせにおいて、初期設定温度20[C]時には、接合強度σ=146[MPa]が得られた。一方、初期設定温度150[C]時には、接合強度σ=69.13[MPa]が得られた。ツールの先端は、粒度P2000の研磨紙で表面処理を行い、Ra26[nm]とした。このツールを使用した接合において、最小押し込み量3[um]で良好な接合直径と上箔厚さを得た。
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

    (8件)

すべて 2019

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 (5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 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1270/1/012028

    • 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

  • [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

  • [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
  • [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
  • [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
  • [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
  • [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

URL: 

公開日: 2021-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi