単結晶アルミニウムを用いた摩擦関与接合現象の機構解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360324
• 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: 材料加工・処理
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 柴柳 敏哉 富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (10187411)
• 研究分担者: 高橋 誠 大阪大学, 接合科学研究所, 講師 (10294133)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 単結晶 / アルミニウム / 摩擦攪拌スポット接合 / 摩擦圧接 / 可視化 / 数値シミュレーション / 温度分布

研究概要

摩擦攪拌スポット接合ならびに摩擦圧接における金属塑性流動を材料組織学的に調査した。摩擦攪拌スポット接合の実験ではアルミニウム単結晶を試験片として用い、圧縮変形成分の存在を突き止めた。次に摩擦攪拌スポット接合の塑性流動を透明流体にて可視化する実験を行ない、PIV解析によりひずみ場が場所により異なることを明らかにした。摩擦圧接実験ではアルミニウム合金を用いて塑性流動によるフローラインを観察し、圧縮ならびにせん断変形を見出した。計算機シミュレーションにより接合中の温度分布ならびに温度履歴を精密に推定し、不均一な温度分布がもたらす変形モードの多様性について解析の指針を確定した。

研究成果

• [雑誌論文] 混合感温液晶法における色温度較正法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山根岳志, 谷口拓弥, 吉田正道, 柴柳敏哉
  • 雑誌名: 化学工学論文集 巻: Vol.39-4 ページ: 1-7
• [学会発表] Visualization of Metal Flow in Friction Stir Spot Welding with Particle Image Velocimetry (PIV) (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Yamane, H.Watanabe, K.Nagae, T.Shibayanagi and M.Yoshida
  • 学会等名: International Joint Symposium on Joining and Welding (IJS-JW2013)
  • 発表場所: Hotel Hankyu Expo, Osaka, Japan
  • 年月日: 20131106-08
• [学会発表] 透明作動流体による摩擦攪拌スポット接合における塑性流動の可視化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永栄一喜,柴柳敏哉,渡邊裕一,山根岳志,吉田正道
  • 学会等名: 一般社団法人溶接学会 平成25年度秋季全国大会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 20130902-04
• [学会発表] Metal Flow in Friction Stir Spot Welding and its Visualization Utilizing Particle Image Velocimetry (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Yamane, K.Nagae, H.Watanabe, T.Shibayanagi and M.Yoshida
  • 学会等名: 8th International Conference on the Physical Properties and Application of Advanced Materials (ICPMAT2013)
  • 発表場所: Shandong University Academic Center (Weihai Campus), Weihai, P.R.China
  • 年月日: 20130813-17
• [学会発表] 感温液晶 PIV を用いた二重拡散境界面の構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山根岳志,磯部晴菜,谷口拓弥,吉田正道,柴柳敏哉
  • 学会等名: 化学工学会第78年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
  • 年月日: 20130317-19
• [学会発表] 二重拡散成層対流に伴う不安定現象に関するPIV 解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山根岳志,磯部晴菜,吉田正道,柴柳敏哉
  • 学会等名: スマートプロセス学会春季総合学術講演会
  • 発表場所: 大阪大学荒田記念館
  • 年月日: 2013-05-22
• [学会発表] Visualization of Metal Flow in Friction Stir Spot Welding using Translucent Materials (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Yamane, K.Nagae, H.Watanabe, T.Shibayanagi and M.Yoshida
  • 学会等名: Visual-JW 2012
  • 発表場所: Hotel Hankyu Expo, Osaka, Japan
  • 年月日: 20121128-30
• [学会発表] Double-diffusive convection during crystal growth in a supersaturated solution (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yamane, M. Yoshida and T. Shibayanagi
  • 学会等名: Visual-JW 2012
  • 発表場所: Hotel Hankyu Expo, Osaka, Japan
  • 年月日: 20121128-30
• [学会発表] Metal Flow and High Temperature Deformation during Friction Stir Spot Welding of Pure Aluminum (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshiya Shibayanagi and Takeshi Yamane
  • 学会等名: 7th International Conference on the Physical Properties and Application of Advanced MATerials(ICPMAT2012)
  • 発表場所: Trondheim, Norway
  • 年月日: 20120617-20
• [学会発表] 2 種の感温液晶を用いた温度場計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷口拓弥,山根岳志,吉田正道
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山国際会議場他
  • 年月日: 20120530-0601
• [学会発表] 混合感温液晶法における色温度較正法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷口拓弥,山根岳志,吉田正道,柴柳敏哉
  • 学会等名: スマートプロセス学会 秋季総合学術講演会
  • 発表場所: 大阪大学荒田記念館
  • 年月日: 2012-11-14
• [学会発表] ポリエチレンの摩擦攪拌スポット接合挙動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平 博仁,青木秀憲,柴柳敏哉,溶接学会
  • 学会等名: 平成 24年度秋季全国大会
  • 発表場所: 奈良商工会議所(奈良市)
  • 年月日: 2012-09-28
• [学会発表] 摩擦攪拌接合における塑性流動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柴柳敏哉
  • 学会等名: 第90回軽金属シンポジウム「軽金属材料の摩擦攪拌接合(FSW)」一般社団法人軽金属学会主催
  • 発表場所: 日本大学理工学部駿河台キャンパス
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] アルミニウムの先進プロセッシング-摩擦撹拌接合とレーザ局所熱処理- (2012)
  • 著者名/発表者名: 柴柳敏哉
  • 学会等名: 軽金属学会北陸支部 平成 24年度春期講演会
  • 発表場所: 富山大学工学部大会議室
  • 年月日: 2012-06-15
  • 招待講演