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水に浮く発泡アルミニウム
発泡アルミ製造方法

半谷 禎彦(群馬大学 大学院理工学府)

背景

 摩擦撹拌接合(FSW)とは、先端にピンを持つ回転ツールを回転させながら部材に挿入し、ピン周辺で発生する摩擦力で接合部周辺を塑性流動させて接合する方法です。
 一方、多くの気泡を含むポーラスメタル(発泡金属)は、軽量で、衝撃エネルギー吸収特性、並びに防音特性に優れ、自動車・航空宇宙・建築など様々な分野で多機能素材として注目されています。
 本研究は、FSWを利用してポーラスメタルを作成することに注目した技術です。

摩擦撹拌接合(FSW)の模式図:摩擦撹拌作用 → 塑性流動 → 接合
図1. 摩擦撹拌接合(FSW)

発明の概要

 本研究では、ポーラスメタルを作成する際にFSWを利用することで、傾斜機能化や複合化、発泡剤レス化への容易な展開を可能としました。
 従来に比べ、単純プロセス・高速プロセス・高エネルギー効率・生産環境がクリーンといった優れた特長を利用して、ポーラスメタルの低コスト化がはかれます。加えて、高機能化をも付与できることが期待できます。

摩擦撹拌接合(FSW)による発砲アルミニウム作製過程の模式図と写真:(a)アルミ板と発泡剤 (b)ツール FSW →(切断)→ (c)前駆体 →(加熱)→ (d)発泡Al
図2. FSWによる発砲アルミニウム作成

実験結果

図3. 傾斜機能ポーラス金属
複合ポーラス金属の写真:ポーラスアルミと鉄プレート、ポーラスアルミとアルミプレート、ポーラスアルミと鉄パイプ、ポーラスアルミとアルミニウムパイプ
図4. 複合ポーラス金属

想定される用途

図5. 高速鉄道車両(軽量・衝撃吸収)
図6. 建材(保温・遮音・軽量)
図7. 建材(保温・遮音・軽量)

ライセンス可能な特許

  • 1. 発明の名称:傾斜機能材料前駆体及び傾斜機能材料の製造方法、並びに傾斜機能材料前駆体及び傾斜機能材料
    国際公開番号:WO2011/046152(移行国:日本、米国、欧州)
    登録番号:特許第5754569号(1.01MB)米国8820610(2.58MB)
  • 2. 発明の名称:発泡金属用前駆体および発泡金属の製造方法、並びに前記製造方法で製造された発泡金属用前駆体および発泡金属
    国際公開番号:WO2010/029864
    登録番号:特許第5482658号(124KB)
  • 3. 発明の名称:発泡金属前駆体の製造方法及び発泡金属の製造方法
    国際公開番号:WO2010/106883
    登録番号:特許第5641248号(1.01MB)
  • 4. 発明の名称:発泡金属の製造方法
    国際公開番号:WO2019/013026
    登録番号:特許第7023532号(585KB)米国11623274(1.99MB)

リンク

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