先進構造材料研究室

トピックス

銅とアルミニウムの摩擦撹拌接合
摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding、FSW） は固相接合法の一つであり、溶接よりも接合温度が低いため、異種金属を接合することが可能です。当研究室では、銅板とアルミニウム板の突合せ接合について研究を行っています。回転ツールを用いた接合法であるため、従来のFSWでは銅とアルミニウムが混合された接合部が形成されますが、企業との共同研究で新たに開発した接合方法では、銅とアルミニウムを混合することなく、これらの板材を突合せ接合することができます。この接合材は圧延を行うことができるという特徴があります。摩擦攪拌接合では、板厚1 mm未満の薄板を長距離にわたって接合することは困難ですが、本接合方法と圧延を組み合わせることで、板厚1 mm未満のバイメタルシートを作製することができます。銅部材とアルミニウム部材を接続する接続部材としての応用が期待できます。

外部資金研究

• 事業体　　　：経済産業省
• 事業名　　　：成長型中小企業等研究開発支援事業（Go-Tech事業）
• 研究課題　　：空調の熱交換器のアルミ化に貢献する、銅管とアルミ管を革新的固相接合技術で接合した世界初の継手の開発
• 研究期間　　：R6～R8年度
• 共同研究機関：ミック工業株式会社、龍谷大学、大阪大学

• 事業体　　　：国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）
• 事業名　　　：新エネルギー等のシーズ発掘・事業化に向けた技術研究開発事業
• 研究課題　　：リチウムイオンバッテリーのアルミ配線化・大電流化に対応したシャント抵抗器の開発
• 研究期間　　：R6～R8年度
• 共同研究機関：赤羽電具製作所株式会社、冨士端子工業株式会社

• 事業体　　　：独立行政法人科学技術振興機構（JST）
• 事業名　　　：A-STEP，産学共同（本格型）
• 研究課題　　：高性能リチウムイオン電池の実現に資するバスバー用バイメタルシートの開発
• 研究期間　　：R4～R7年度
• 共同研究機関：中西金属工業株式会社、冨士端子工業株式会社

• 事業体　　　：公益財団法人天田財団
• 事業名　　　：一般研究開発助成　塑性加工
• 研究課題　　：非混合摩擦攪拌接合による加工性に優れた鋼／Al合金突合せバイメタルシートの創製
• 研究期間　　：R4～R7年度

• 事業体　　　：大阪府商工労働部
• 事業名　　　：ものづくりイノベーション支援プロジェクト
• 研究課題　　：はんだ接合部の欠陥を抑制するはんだ付け方法及び新規はんだ付け装置の開発
• 研究期間　　：R6年度
• 共同研究機関：白光株式会社

• 事業体　　　：独立行政法人科学技術振興機構（JST）
• 事業名　　　：未来社会創造事業
• 研究課題　　：難接合材料を逆活用した接合／分離統合技術の確立
• 研究期間　　：R1～R5年度
• 共同研究機関：大阪大学、群馬大学

• 事業体　　　：経済産業省
• 事業名　　　：戦略的基盤技術高度化支援事業（サポイン）
• 研究課題　　：蓄電デバイスの高性能化に資するアルミ・銅ハイブリッドバスバーの開発
• 研究期間　　：R2～R4年度
• 共同研究機関：冨士端子工業株式会社

• 事業体　　　：独立行政法人科学技術振興機構（JST）
• 事業名　　　：A-STEP，産学共同（育成型）
• 研究課題　　：アルミ・銅バイメタルシート作製技術の確立と変形メカニズムの解明
• 研究期間　　：R3年度

• 事業体　　　：独立行政法人科学技術振興機構（JST）
• 事業名　　　：A-STEP，機能検証フェーズ
• 研究課題　　：摩擦攪拌接合と冷間圧延による異種金属接合界面の構造制御
• 研究期間　　：H31～R2年度

• 事業体　　　：経済産業省
• 事業名　　　：戦略的基盤技術高度化支援事業（サポイン）
• 研究課題　　：アルミ・銅バイメタル端子の製造に資する異形・異種金属の摩擦攪拌接合技術の開発
• 研究期間　　：H29～R1年度
• 共同研究機関：冨士端子工業株式会社

発表論文等

主要論文リスト

1. M.N. Avettand-Fenoel, T. Nagaoka, M. Marinova, R. Taillard, “Local chemical and microstructural gradation in a Ni-steel laminate by multipass friction stir lap welding”, Met. Mater. Trans. 57A (2025) 700-715
2. M.N. Avettand-Fenoel, T. Nagaoka, R. Taillard, “Effect of pin length on lap friction stir processing of a TRIP 800 steel grade with a Ni interlayer”, Met. Mater. Trans. 55A (2024) 3724-3736
3. T. Nagaoka, M. Tada, T. Hagino, C. Okada, M. Ando, T. Miwa, "Effect of Cold Rolling on Bonding Interface of C1020/A1050 Butt Joints by Friction Stir Welding", International Conference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials Processing, Fabrication, Properties, Applications - THERMEC 2023 (2023) 631-636.　
4. 長岡　亨,　平野　寛, 木元慶久, 武内　孝, 山田浩二, “純アルミニウムとCFRPの摩擦攪拌接合におけるシランカップリング処理の影響”, 軽金属溶接 60 (2022) 138-143.　
5. A. Sharma, T. Nagaoka, Y. Morisada, H. Fujii, "Influence of the number of FSP passes on the strength-ductility synergy of cold-rolled spark plasma sintered pure aluminium", J. Manuf. Proc. 79 (2022) 296-304. 
6. A. Sharma, T. Nagaoka, Y. Morisada, H. Fujii, "Enhanced strength-ductility combination in the cold-rolled spark plasma sintered pure aluminium by FSP", Materials Characterization 188 (2022) 
7. T. Nagaoka, T. Kyoda, S. Tongge, H. Zhang, "Unmixed Joint of A1050 and C1020 by Friction Stir Butt Welding", Materials Science Forum 1016 (2021) 1784-1789.
8. M.N. Avettand-Fenoel, T. Nagaoka, M. Marinove, R. Taillard, “Upon the effect of Zn during friction stir welding of aluminum-copper and aluminum-brass systems”, J. Manuf. Proc. 58 (2020) 259-278.
9. M.N. Avettand-Fènoël, T. Nagaoka, H. Fujii, R. Taillard, “Effect of a Ni interlayer on microstructure and mechanical properties of WC-12Co cermet / SC45 steel friction stir welds”, J. Manuf. Proc. 40 (2019) 1-15
10. M.N. Avettand-Fènoël, T. Nagaoka, H. Fujii, R. Taillard, “Characterization of WC/12Co cermet-steel dissimilar friction stir welds”, J. Manuf. Proc. 87 (2018) 497-502.
11. Y. Kimoto, T. Nagaoka, H. Watanabe, M. Fukusumi, Y. Morisada and H. Fujii, “Nanostructurization of Magnesium Alloy via Friction Stir Lap Processing”, Materials Science Forum 838-839 (2016) 332-337.
12. Y. Kimoto, T. Nagaoka, K. Mizuuchi, M. Fukusumi, Y. Morisada, H. Fujii, “Thermal Conductivity of Al/SiC Particulate Composites Produced by Friction Stir Processing”, J. Jpn. Soc. Powder Powder Metallurgy, 63 (2016) 563-567.
13. T. Nagaoka, Y. Kimoto, H.Watanabe, M. Fukusumi, Y. Morisada, H. Fujii, H. K. D. H. Bhadeshia, “Microstructural Evolution of Body-Centred Cubic Fe-Al Alloy by Friction Stir Processing with SiC Particles addition”, Materials Science Forum, 838-839 (2016) 326-331.
14. T. Nagaoka, Y. Kimoto, H. Watanabe, M. Fukusumi, Y. Morisada, H. Fujii, Friction Stir Processing of a D2 Tool Steel Layer Fabricated by Laser Cladding, Materials & Design 83 (2016) 224-229.
15. Y. Kimoto, T. Nagaoka, H. Watanabe, M. Fukusumi, Y. Morisada, H. Fujii, “Al/SiCp Metal Matrix Composites Fabricated via Friction Stir Powder Processing”, J. Jap. Soc. Powder Powder Metallurgy 62 (2015) 258-262.
16. T. Nagaoka, Y. Kimoto, H. Watanabe, M. Fukusumi, Y. Morisada, H. Fujii, ”Hardening of Sprayed WC-CrC-Ni Cemented Carbide by Friction Stir Processing”, J. Jap. Soc. Powder Powder Metallurgy 62 (2015) 252-257.
17. Densification and Development of Synthesis Route for Enhancing Performance of Heat Dissipative Metal Matrix Composites in Continuous Solid-Liquid Co-Existent State (Invited)
    Kiyoshi MIZUUCH, Kanryu INOUE, Yasuyuki AGARI, Masami SUGIOKA, Motohiro TANAKA, Takashi TAKEUCHI, Jun-ichi TANI, Masakazu KAWAHARA, Yukio MAKINO
    Proc. 7th International Symposium on Advanced Materials - 1st SPS Forum on Green Energy Materials - ,Vol. 7 (2011) 35-58.
18. 超弾性合金線材を埋め込んだ高分子系複合材料の力学的特性とフラクトグラフィー
    田中基博，伊丹正郎，福角真男，水内 潔，喜多泰夫
    科学と工業 第81巻 3月号 (2007) 140-147.
19. 形状記憶合金ワイヤーを含む非対称GFRP積層板の温度上昇にともなう変形挙動
    田中基博，元木信弥，福田武人，山田信司，水内 潔，伊丹正郎
    科学と工業 第77巻 9号 (2003) 496-501.

解説

1. 長岡　亨, “摩擦攪拌接合による銅とアルミニウムの突合せ接合”, プレス技術 63 (2025) 30-34.
2. 長岡　亨，”摩擦攪拌プロセスを利用した高硬度材料の表面改質”, 金属 87 (2017) 497-502.