超音波を利用した革新的金属接合技術の開発原理

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24760590
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 藤井 啓道 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70560225)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 超音波接合 / アルミニウム合金 / 鉄鋼材料 / 銅 / 再結晶 / せん断変形 / 塑性流動 / 金属間化合物

研究概要

金属材料の超音波接合は，これまで困難であったサブミリサイズの異材接合が容易に実現可能であるため，様々なものづくり産業から脚光を浴びている．本研究では，超音波接合における基礎現象を系統的に理解することを目指し，アルミニウム合金をベースとして同種および異種材料間の接合試料を用いて実験を行なった．その結果，接合部形成には，接合界面におけるせん断変形と再結晶が重要な役割を果たしていることが明らかになった．また，接合界面における反応層の形成が，接合強度上昇に強く寄与していることが見出された．

研究成果

• [雑誌論文] Mechanism of weld formation during very-high-power ultrasonic additive manufacturing of Al alloy 6061 (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Shimizu, H.T. Fujii, Y.S. Sato, H. Kokawa, M.R. Sriraman and S.S. Babu
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: 74 ページ: 234-243
  • DOI: 10.1016/j.actamat.2014.04.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructural evolution in dissimilar joint of Al alloy and Cu during ultrasonic welding (2013)
  • 著者名/発表者名: H.T. Fujii, Y. Goto, Y.S. Sato and H. Kokawa
  • 雑誌名: Materails Science Forum 巻: 783-786 ページ: 2747-2752
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.783-786.2747
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interface microstructure and mechanical properties of dissimilar joint between 6061 Al alloy and 304 stainless steel by ultrasonic welding (2013)
  • 著者名/発表者名: H.T. Fujii, Y. Goto, Y.S. Sato and H. Kokawa
  • 雑誌名: IIW document 巻: IX-2445-13 ページ: 1-8
• [雑誌論文] Recrystallization at bond interface in Al alloy build fabricated by very high power ultrasonic additive manufacturing (2012)
  • 著者名/発表者名: H. T. Fujii, S. Shimizu, Y. S. Sato, H. Kokawa, M. R. Sriraman and S. S. Babu
  • 雑誌名: IIW document 巻: IX-2406-12 ページ: 1-9
• [学会発表] Bond formation between Al tapes during very high power ultrasonic additive manufacturing (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi T. Fujii, Saki Shimizu, Yutaka S. Sato, Hiroyuki Kokawa, Sriraman M. Ramanujam and Sudarsanam S. Babu
  • 学会等名: International Institute of Welding (IIW2014)
  • 発表場所: Seoul, Republic of Korea
  • 年月日: 20140713-18
• [学会発表] 超音波積層造形法における接合界面現象 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井啓道,清水早紀,佐藤裕,粉川博之,ラマヌジャムスリラマン,バブスダルサナム
  • 学会等名: 第215回溶接冶金研究委員会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2014-05-23
• [学会発表] 陽極酸化処理したアルミニウム合金の超音波接合界面における微細組織解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井啓道,吉田浩紀,佐藤裕,粉川博之
  • 学会等名: 平成25年度溶接学会秋季全国大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-04-23
• [学会発表] Microstructure and mechanical properties in dissimilar joint between Al alloy and Cu by ultrasonic welding (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi T. Fujii
  • 学会等名: TMS 2014 143^<rd> Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2014-02-19
  • 招待講演
• [学会発表] 異種金属材料の超音波接合部における微細組織形成機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井啓道,後藤優太,佐藤裕,粉川博之
  • 学会等名: 第1回グリーンエネルギー材料のマルチスケール創製研究会
  • 発表場所: 天草
  • 年月日: 2014-01-08
• [学会発表] Microstructural evolution in dissimilar joint of Al alloy and Cu during ultrasonic welding (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiromichi T. Fujii, Y. Goto, Y.S. Sato and H. Kokawa
  • 学会等名: International Conference on Proceeding & Manufacturing of Advanced Materials (THERMEC'2013)
  • 発表場所: Las Vegas, USA(Invited talk)
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] Interface microstructure and mechanical properties of dissimilar joint between 6061 Al alloy and 304 stainless steel by ultrasonic welding (2013)
  • 著者名/発表者名: H.T. Fujii, Y. Goto, Y.S. Sato and H. Kokawa
  • 学会等名: International Institute of Welding (IIW2013)
  • 発表場所: Essen, Germany
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] 6061 Al合金と304ステンレス鋼の異材超音波接合部における微細組織形成機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井啓道,後藤優太,佐藤裕,粉川博之
  • 学会等名: 平成25年度溶接学会秋季全国大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2013-09-03
• [学会発表] 超音接合を利用した積層造形法における6061Al合金の接合メカニズムの解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水早紀,藤井啓道,佐藤裕,粉川博之,ラマヌジャムスリラマン,スダルサナムバブ
  • 学会等名: 平成25年度溶接学会秋季全国大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2013-09-03
• [学会発表] Al合金/Cuの異材超音波接合部における微細組織と機械特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井啓道,後藤優太,佐藤裕,粉川博之
  • 学会等名: 平成25年度溶接学会春季全国大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-04-18
• [学会発表] The effect of thermal cycle on microstructural evolution during very high power ultrasonic additive manufacturing (2012)
  • 著者名/発表者名: H. T. Fujii, S. Shimizu, Y. S. Sato, H. Kokawa, M. R. Sriraman and S. S. Babu
  • 学会等名: The 2nd East Asia Symposium of Welding and Joining (EAST-WJ)
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2012-09-27
• [学会発表] 超音接合を利用した積層造形法における3003および6061Al合金の接合部組織形成過程 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水早紀,藤井啓道,佐藤裕,粉川博之,ラマヌジャムスリラマン,スダルサナムバブ
  • 学会等名: 平成24年度溶接学会秋季全国大会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2012-09-27
• [備考]
  • URL: http://www.material.tohoku.ac.jp/~setsugo/english/fujiiprofileE.html