摩擦攪拌プロセスによる金属材料の表面改質

1991年に英国TWIで発明された摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding、FSW） は、先端にプローブの付いた工具を回転させながら接合部に押し込み、発生する摩擦熱と攪拌力を利用して固相接合を行う新規な接合方法です。当研究室では、摩擦攪拌現象を表面改質技術として利用した摩擦攪拌プロセス（Friction Stir Processing、FSP）の研究を行っています。
大阪大学接合科学研究所、株式会社AMCと共同で研究を行っている工具鋼や超硬合金へのFSPの適用事例を紹介します。

回転ツールと材料の摩擦熱による局部的な温度上昇による材料の軟化と、ツールの回転に伴う強力な撹拌効果により、材料は塑性流動し、改質されます（図１）。

粗大な炭化物を含む工具鋼にレーザ処理を行った後、FSPを施すと、組織が微細化され高硬度化します。この技術の応用例としてべニアスライサーや包丁等があります（図２）。

溶射処理によって形成した超硬合金皮膜にFSPを施すと、皮膜内の欠陥を消失させることができるとともに、金属バインダ相がナノ組織化するため、硬度が上昇します（図３）。