摩擦攪拌接合（FSW）は一般的な溶融溶接のような継手の局部的な凝固組織が形成されません。このため、継手部分の金属組織が母材と変わらない継手をつくることが可能となりました。

しかし、この接合法を用いるためには、信頼性を考慮した最適条件を明らかにする必要があります。研究テーマＡでは、アルミニウム合金やマグネシウム合金の機械的性質とFSW条件の関係や、継手の信頼性に大きく影響する要因を明らかにしてきました。また、チタン合金のFSW接合に取り組んできました。

チタンのFSW

右の写真は軽金属の中でも高強度で高融点を持つチタンのFSWの様子です。このような高融点材料の接合では、攪拌領域での温度上昇に耐えるツールの開発が必要です。適切な材料の組合せによって高品質な継手の形成とツールの長寿命化を目指しました。

FSWの施工精度の許容度

その他、ツールの位置や姿勢と継手品質の関係など、3次元施工に問題となる施工精度の許容度についても新たな知見が得られました。

FSW継手の信頼性とFSW条件の関係

右の図は、アルミニウム合金の母材と3つのFSW条件での継手の引張試験の結果と繰返し応力をかけた疲労試験の結果を示しています。

3条件とも引張りの結果はほぼ母材と同じですが、疲労試験の結果はFSW施工条件によって大きく異なることがわかります。

800rpm-200mm/minという条件では、疲労強さは母材の半分以下であることが明らかとなりました。これは、攪拌の不均一が原因です。

マグネシウム合金についても疲労き裂成長速度の検討等、この方法の信頼性についての研究を進めました。