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　　　：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　　　：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　　　：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

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　　　：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　　　：文部科学省
事業名　　　：科研費　基盤研究C
研究課題　　：摩擦攪拌緻密化プロセスによるダイヤモンド分散Fe基合金の創製と界面構造の解明
研究期間　　：H30～R3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

55．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.　

54．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.　

53.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. 

52.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) 

51.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.

50.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.

49.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

48.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.

47.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.

46.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.

45.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.

44.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.

43.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.

42.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.

41.Effect of Boron Addition on the Thermal Properties of Diamond Particle Dispersed Cu Matrix Composites Fabricated by SPS
Kiyoshi MIZUUCHI, Kanryu INOUE, Yasuyuki AGARI, Motohiro TANAKA, Takashi TAKEUCHI, Jun-ichi TANI, Masakazu KAWAHARA, Yukio MAKINO, Mikio ITO J. Mater. Sci. Chem. Eng. 4 (2016) 1-16.

40.Thermal Conductivity of Cubic Boron Nitride (cBN) Particle Dispersed Al Matrix Composites Fabricated by SPS
Kiyoshi Mizuuchi, Kanryu Inoue, Yasuyuki Agari, Motohiro Tanaka, Takashi Takeuchi, Jun-ichi Tani, Masakazu Kawahara, Yukio Makino, Mikio Ito Mater. Sci. Forum, 879 (2016) 2413-2418.

39.Thermal Conductivity of Al/SiC Particulate Composites Produced by Friction Stir Processing
Y. Kimoto, T. Nagaoka, H. Watanabe, M. Fukusumi, K. Mizuuchi, Y. Morisada, H. Fujii J. Powder Powder Metall. Vol.63 (2016) 563-567.

38.Bimodal and monomodal SiC particle effect on the thermal properties of SiC particle dispersed Al-matrix composite fabricated by SPS
Kiyoshi Mizuuchi, Kanryu Inoue, Yasuyuki Agari, Masami Sugioka, Motohiro Tanaka, Takashi Takeuchi, Jun-ichi Tani, Masakazu Kawahara, Yukio Makino, Mikio Ito
J. Metall. Engineering, 5 (2016) 1-12.

37.Bimodal and monomodal diamond particle effect on the thermal properties of diamond-particle-dispersed silver-matrix composite fabricated by SPS
Kiyoshi Mizuuchi, Kanryu Inoue, Yasuyuki Agari, Masami Sugioka, Motohiro Tanaka, Takashi Takeuchi, Jun-ichi Tani, Masakazu Kawahara, Yukio Makino, Mikio Ito
J. Metall. Engineering, 4 (2015) 1-11.

36.SPS成形した銅/ダイヤモンド複合材料の熱伝導率に及ぼすCr添加の影響
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，杉岡正美，田中基博，武内　孝，谷 淳一，川原正和，巻野勇喜雄，井藤幹夫
粉体および粉末冶金 第62巻 7月号 (2015) 357-364.

35.SPS成形したAl/cBN複合材料の熱伝導率に及ぼすcBNのバイモーダルな粒度分布の影響
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，杉岡正美，田中基博，武内孝，谷 淳一，川原正和，巻野勇喜雄，井藤幹夫
粉体および粉末冶金 第62巻 5月号 (2015) 263-270．

34.改良型ダイナミックダンパーによる切削工具のびびり振動抑止
杉岡正美，武内 孝，山田信司，水内 潔
科学と工業 第89巻 (2015) 63-68.

33.SPS成形した銅/ダイヤモンド複合材料の熱伝導率に及ぼすボロン添加の影響
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，杉岡正美，田中基博，武内孝，谷 淳一，川原正和，巻野勇喜雄，井藤幹夫
粉体および粉末冶金 第62巻 1月号 (2015) 27-34.

32.SPS成形したcBN粒子分散型Al基複合材料の熱物性
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，杉岡正美，田中基博，武内　孝，谷　淳一，川原正和，巻野勇喜雄，井藤幹夫
粉体および粉末冶金 第61巻 12月号 (2014) 549-555.

31.Bimodal and monomodal diamond particle effect on the thermal properties of diamond-particle-dispersed Al-matrix composite fabricated by SPS
Kiyoshi Mizuuchi, Kanryu Inoue, Yasuyuki Agari, Masami Sugioka, Motohiro Tanaka, Takashi Takeuchi, Jun-ichi Tani, Masakazu Kawahara, Yukio Makino, Mikio Ito
Microelectronics Reliability, 54 (2014) 2463-2470.

30.Bimodal and monomodal diamond particle effect on the thermal conductivity of diamond particle dispersed Al matrix composite produced by SPS
K. Mizuuchi, K. Inoue, Y. Agar1, M. Sugioka, M. Tanaka
T. Takeuchi, J. Tani, M. Kawahara, Y. Makino, M. Ito
Mater. Sci. Forum, 783-786 (2014) 2462-67.

29.SPS成形したAl/SiC複合材料の熱物性に及ぼすダイヤモンドのバイモーダルな粒度分布の影響
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，杉岡正美，田中基博，武内　孝，谷　淳一，川原正和，巻野勇喜雄，井藤幹夫
粉体および粉末冶金 第60巻 (2013) 202-208.

28.SPS成形したAg/ダイヤモンド複合材料の熱物性に及ぼすダイヤモンドのバイモーダルな粒度分布の影響
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，杉岡正美，田中基博，武内孝，谷 淳一，川原正和，巻野勇喜雄，井藤幹夫
粉体および粉末冶金 第60巻 (2013) 195-201.

27.Processing of Al/β-SiC composites in continuous solid-liquid co-existent state by SPS and their thermal conductivity
K. Mizuuchi, K. Inoue, Y. Agari, T. Nagaoka, M. Sugioka, M. Tanaka, T. Takeuchi, J. Tani, M. Kawahara, Y. Makino, M. Ito
Proc. PM2012 Powder Metallurgy World Congress & Exibition. 17B-S3-5.

26.切削工具のびびり振動抑制用ダイナミックダンパーの開発
杉岡正美，武内 孝，山田信司，水内 潔，近谷 満，津田直也
科学と工業 第87巻 (2013) 109-114.

25.持続型固-液共存状態でSPS成形したAl/SiC複合材料の熱伝導率
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，長岡 亨，杉岡正美，田中基博，武内 孝，谷 淳一，川原正和，巻野勇喜雄，井藤幹夫
科学と工業 第87巻 (2013) 103-108.

24.持続型固-液共存状態を利用してSPS成形したAl/β-SiC複合材料の熱物性
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，長岡 亨，杉岡正美，田中基博，武内 孝，谷 淳一，川原正和，巻野勇喜雄，井藤幹夫
粉体および粉末冶金 第59巻 (2012) 557-563.

23.SPS成形したAl/ダイヤモンド複合材料の熱物性に及ぼすダイヤモンドのバイモーダルな粒度分布の影響
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，杉岡正美，田中基博，武内 　孝，谷 淳一，川原正和，巻野勇喜雄，井藤幹夫
粉体および粉末冶金 第59巻 (2012) 437-442.

22.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.

21.Processing of Al/SiC composites in continuous solid-liquid co-existent state by SPS and their thermal properties
Kiyoshi Mizuuchi, Kanryu Inoue, Yasuyuki Agari, Masami Sugioka, Motohiro Tanaka, Takashi Takeuchi, Jun-ichi Tani, Masakazu Kawahara, Yukio Makino, Mikio Ito
Composites part B Engineering, 43 (2012) 2012-19.

20.Processing of Al/AlN composites in continuous solid-liquid co-existent state by SPS and their thermal properties
Kiyoshi Mizuuchi, Kanryu Inoue, Yasuyuki Agari, Masami Sugioka, Motohiro Tanaka, Takashi Takeuchi, Jun-ichi Tani, Masakazu Kawahara, Yukio Makino, Mikio Ito
Composites part B Engineering, 43 (2012) 1557-1563.

19.Thermal Properties of Al/Diamond Composites Fabricated in Continuous Solid-Liquid co-Existent State by SPS
K. Mizuuchi, K. Inoue, Y. Agari, Y. Morisada, M. Sugioka M. Tanaka, T. Takeuchi J. Tani M. Kawahara, Y. Makino and M. Ito
Mater. Sci. Forum, vol. 706-709 (2012) 1967-1972.

18.Processing of diamond particle dispersed silver matrix composites in solid-liquid co-existent state by SPS and their thermal conductivity
Kiyoshi Mizuuchi, Kanryu Inoue, Yasuyuki Agari, Yoshiaki Morisada, Masami Sugioka, Motohiro Tanaka, Takashi Takeuchi, Masakazu Kawahara, Yukio Makino, Mikio Ito
Composites part B Engineering, 43 (2012) 1445-1452.

17.Thermal conductivity of diamond particle dispersed aluminum matrix composites fabricated in solid-liquid co-existent state by SPS
Kiyoshi Mizuuchi, Kanryu Inoue, Yasuyuki Agari, Yoshiaki Morisada, Masami Sugioka, Motohiro Tanaka, Takashi Takeuchi, Masakazu Kawahara, Yukio Makino
Composites part B Engineering 42 (2011) 1029-1034.

16.Processing of diamond particle dispersed aluminum matrix composites in continuous solid-liquid co-existent state by SPS and their thermal properties
Kiyoshi Mizuuchi, Kanryu Inoue, Yasuyuki Agari, Yoshiaki Morisada, Masami Sugioka, Motohiro Tanaka, Takashi Takeuchi, Jun-ichi Tani, Masakazu Kawahara, Yukio Makino
Composites part B Engineering, 42 (2011) 825-831.

15.持続型固-液共存状態を利用してSPS成形したAl/SiC複合材料の熱物性
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，長岡 亨，森貞好昭，杉岡正美，田中基博，武内 孝，谷 淳一，川原正和，巻野勇喜雄，井藤幹夫
粉体および粉末冶金 第58巻 (2011) 60-165.

14.持続型固-液共存状態を利用してSPS成形したAl/AlN複合材料の熱物性
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，長岡 亨，森貞好昭，杉岡正美，田中基博，武内 孝，谷 淳一，川原正和，巻野勇喜雄，井藤幹夫
粉体および粉末冶金 第58巻 (2011) 155-159.

13.固-液共存状態を利用してSPS成形したAg/ダイヤモンド複合材料の組織と熱伝導率
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，森貞好昭，杉岡正美，田中基博，武内 孝，川原正和，巻野勇喜雄
粉体および粉末冶金 第56巻 (2009) 768-774.

12.Thermal Properties of Diamond-Particle-Dispersed Cu-Matrix-Composites Fabricated by Spark Plasma Sintering (SPS)
K. Mizuuchi, K. Inoue, Y. Agari, S. Yamada, M. Tanaka, M. Sugioka, T. Takeuchi, J .Tani, M. Kawahara, J. h. Lee, Y. Makino
Mater. Sci. Forum Vols638-642 (2009) 2115-2120.

11.持続型固-液共存状態を利用してSPS成形したダイヤモンド粒子分散型Al基複合材料の熱的特性
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，森貞好昭，杉岡正美，田中基博，武内 孝，谷 淳一，川原正和，巻野勇喜雄
粉体および粉末冶金 第56巻 7号 (2009) 438-443.

10.SPSにより作製したダイヤモンド粒子分散型銅基複合材料の固化と熱伝導性
水内 潔，井上漢龍，上利泰幸，山田信司，杉岡正美，伊丹正郎，川原正和，巻野勇喜雄
日本金属学会誌 第71巻 11号 (2007) 1066-1069.

9.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.

8.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.

7.Densification and Structural Evolution in Spark Plasma Sintering Process of Mecanically Alloyed Nanocrystalline Fe-23Al-6C Powder
Y. Koizumi, T. Tanaka, Y. Minamino, N. Tsuji, K. Mizuuchi, Y. Okanda
Mater. Trans. 44 No.8 (2003) 1604-1612.

6.放電プラズマ焼結法によるAl/TiNiスマ－トコンポジットの製作と組織
水内 潔，福角真男，杉岡正美，田中基博，伊丹正郎，大神田佳平
科学と工業 第74巻 第3号 (2000) 100-105.

5.Microstructure and Mechanical Properties of Al Matrix Composites Produced by LCCS Process
K. Mizuuchi, T. Takeuchi, M. Fukusumi, M. Sugioka, H. Nagai, K. Inoue
12th International Conference on Composite Materials,
vol.12 (1999) 359 [CD-ROM]

4.Processing of Al/Al3Ti Composites by Low Pressure Casting/Combustion Synthesis Process
K. Mizuuchi, T. Takeuchi, M. Fukusumi, M. Sugioka, Y. Okanda, H. Nagai, K. Inoue
The Third Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing(PRICM-3), volumeⅠ (1998) 497-503.

3.LCCSプロセスにより作製したAl/Al3Ti複合材料の特性に及ぼす製造条件の影響
水内 潔，武内 孝，福角真男，杉岡正美，永井 宏
日本金属学会誌 第62巻 第10号 (1998) 893-898.

2.減圧鋳造・燃焼合成法(LCCSプロセス)によるAl/Al3Ti複合材料の作製
水内 潔，武内 孝，福角真男，杉岡正美，永井 宏
日本金属学会誌 第62巻 第6号 (1998) 551-556.

1.Mechanical and Damping Properties of Fe-Al Alloys containing Mn
K. Mizuuchi, K. Inoue, T. Takeuchi, Y. Okanda, J. P. Chu
Mechanical Properties and Phase Transformations of Multiphase Intermetallic Alloys(Proceedings on Mechanical Properties and Phase Transformations of Multiphase Intermetallic Alloys), (ed.) A. F. Giamei, Kanru Inoue and Yoshinao Mishima (Warrendale, PA: TMS (1994) 69-76.

解説

4.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.

3.ダイヤモンド粒子分散型金属系放熱材料の開発
水内 潔、田中基博、上利泰幸
金属 86 (2016) 50-60.

2.アルミニウム系放熱材料の開発の現状
水内 潔、田中基博、上利泰幸
軽金属 66 (2016) 543-551.

1.パルス通電圧接法(PCHP)による金属/金属間化合物積層材料の創製
水内 潔，杉岡正美，田中基博
高温学会誌 Vol.36, No.2 (2010) 73-79.