(57)【要約】【課題】  軽量化、高強度化、長寿命化を達成した車両構体を提供する。【解決手段】  車両構体１００は、屋根構１２０、一対の側構１３０、台枠１４０、一対の妻構１５０、一対の軒部材１６０とからなる。これらはＡｌを主成分とする金属部材であり、中空押出材等が用いられる。これら車両構体１００を構成する金属部材は、平均結晶粒径が１０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下の微細化された結晶粒からなる。また、各金属部材同士の接合部１８０は、摩擦攪拌接合により接合されている。これにより、高強度かつ高靭性であり、接合部の強度も優れ、軽量化が可能な車両構体１００となる。【選択図】  図１
2005255056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材に組織制御を行い、金属材の平均結晶粒径を１０μｍ以下に微細化して、該金属材から車両構体を構成する金属部材を作製する第１ステップと、
前記金属部材同士を接合部において突き合わせ、該接合部に棒状の回転ツールを挿入し、前記接合部の長手方向に沿って回転ツールを回転させつつ移動させ、前記金属部材を接合する第２ステップと、
を備えたことを特徴とする車両構体の製造方法。
【請求項２】
前記第１ステップは、表面を清浄化した複数の板状の金属材を積層するステップと、該積層した金属材を圧延して接合するステップと、該接合圧延した金属材を切断して複数の金属材とするステップと、を複数サイクル繰り返すことにより金属材の組織制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両構体の製造方法。
【請求項３】
前記金属材は、Ａｌを主成分とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両構体の製造方法。
【請求項４】
複数の金属部材が接合部において接合されてなる車両構体であって、前記金属部材の平均結晶粒径は１０μｍ以下であり、前記接合部は摩擦攪拌接合によって接合されたものであることを特徴とする車両構体。
【請求項５】
前記金属部材はＡｌを主成分とすることを特徴とする請求項４に記載の車両構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両構体の製造方法および車両構体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄道車両を構成する車両構体は、ＡｌやＦｅ等からなる台枠、側構、妻構、屋根構等の複数の金属部材同士を組み合わせて溶接することにより製造されている。車両の軽量化、高強度化、長寿命化などのニーズに対処すべく、車両構体について様々な改良が提案されている。例えば、金属材料の改良や、構体を構成する金属部材の薄肉化が進められている。また、金属部材の形状や構造を改良することも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第２８９６３５４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、現在行われている金属材料の改良は、高強度と高靭性を両立することができないという欠点がある。また、金属部材の薄肉化には限界があり、金属部材形状等の改良による高強度化にも限界があった。さらに、近年の鉄道車両は高速化の傾向にあり、トンネル通過時の変動圧力による車両の寿命低下も問題となっている。
【０００４】
すなわち、高速車両の先頭部がトンネルに突入すると、圧力波（圧縮波）が形成される。圧縮波は、音速でトンネル出口に進行し、出口端で反射して膨張波となる。膨張波は、トンネル内を逆行し、入口端で再び反射して圧縮波になる。このようにトンネル内を往復する圧力波は、出入口端部で反射しながら圧縮波と膨張波に変化して次第に減衰していく。このような圧力波は、車両がトンネル内に突入する時だけでなく、車両の後尾がトンネル 内に入る際にも発生する。このため、車両がトンネルを通過する際に極めて複雑な圧力変化、すなわち、低サイクルの繰り返し荷重が車体に加わることになり、車体の疲労強度の劣化につながる。特に、この変動圧力は、列車速度のほぼ自乗に比例して増加すると言われており、列車が高速になるにしたがって車体に大きな変動荷重が作用するようになる。
【０００５】
ところが上記したように、現在進められている車両構体の改良は、高速化が進む鉄道車両に対応しきれておらず、特に部材同士の接合部の疲労強度劣化から、鉄道車両の寿命低下化が懸念されていた。
【０００６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、軽量化、高強度化、長寿命化を達成した車両構体を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、金属材に組織制御を行い、金属材の平均結晶粒径を１０μｍ以下に微細化して、金属材から車両構体を構成する金属部材を作製する第１ステップと、金属部材同士を接合部において突き合わせ、接合部に棒状の回転ツールを挿入し、接合部の長手方向に沿って回転ツールを回転させつつ移動させ、金属部材を接合する第２ステップと、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
このように、金属材の結晶組織に組織制御を行い、結晶粒の微細化を行うことにより、車両構体を構成する金属部材の強度および靭性を向上させることができる。そして、強度を向上させた金属部材をいわゆる摩擦攪拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）により接合することによって、溶接による接合に比べて接合部の強度を損なわずに接合することができる。その結果、車両構体全体として、高強度および高靭性のものとすることができ、トンネル通過時の圧力変動による疲労強度低下を防止することができる。また、部材の強度および靭性が増した分だけ、部材を肉薄にすることができ、軽量化を図ることができる。
【０００９】
この場合、第１ステップは、表面を清浄化した複数の板状の金属材を積層するステップと、積層した金属材を圧延して接合するステップと、接合圧延した金属材を切断して複数の金属材とするステップと、を複数サイクル繰り返すことにより金属材の組織制御を行うことができる。
【００１０】
このように金属材の結晶粒の微細化を、いわゆる繰り返し重ね接合圧延（ＡＲＢ＝Accumulative Roll-Bonding）により行えば、繰り返し重ね接合圧延は、結晶粒微細化組織を得る手段の中で、車両構体のような大型構造材の連続生産の可能性が最も高い方法であり、比較的高生産性で金属材の結晶粒の微細化を行うことができる。
【００１１】
この場合、金属材は、Ａｌを主成分とすることが好ましい。
結晶粒が微細化されたＡｌは、他の結晶粒が微細化された金属に比べて摩擦攪拌接合による接合強度が強いという利点がある。また、Ａｌを車両構体の材料として用いることにより、軽量化を図ることができ、防食性に優れた車両構体を製造できる。
【００１２】
また本発明は、複数の金属部材が接合部において接合されてなる車両構体であって、金属部材の平均結晶粒径は１０μｍ以下であり、接合部は摩擦攪拌接合によって接合されたものであることを特徴とする。
【００１３】
このように、平均結晶粒径１０μｍ以下に結晶粒が微細化された金属部材からなることにより、車両構体は強度および靭性の両方を備えたものとなる。また、接合部が摩擦攪拌接合によって接合されていることにより、接合部での強度低下が少なく高強度のものとなる。そのため、高速車両に適用した場合でも、トンネル通過時の圧力変動による疲労強度低下を防止することができる。さらに、強度が増加した分だけ部材の薄肉化を図ることができ、より軽量化されたものとなる。
【００１４】
この場合、金属部材はＡｌを主成分とすることが好ましい。
結晶粒が微細化されたＡｌの摩擦攪拌接合による接合部は高強度とできる。また車両構体がＡｌから成るため、より軽量化を図ることができ、防食性にも優れる。
【発明の効果】
【００１５】
車両構体の強度および靭性の両方を向上させることができ、接合部の強度も強いものとできる。そのため、高速車両に適用した場合も、トンネル通過時の圧力変動による疲労強度低下を防ぎ、長寿命のものとすることができる。さらに、車両構体の部材をより薄肉化でき、軽量化を図ることもできる、という優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る車両構体を示した構成図である。図１に示すように、車両構体１００は、屋根構１２０、一対の側構１３０、台枠１４０、一対の妻構１５０、一対の軒部材１６０とからなる。これらはＡｌを主成分とする金属部材であり、中空押出材等が用いられる。これらの車両構体１００を構成する金属部材は、平均結晶粒径が１０μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下の微細化された結晶粒からなる。図１の例では、金属部材の結晶粒は、図１の右下に示すように、粒径１μｍ以下に微細化されている。また、各金属部材同士の接合部１８０は、図１の右上に示すように摩擦攪拌接合により接合されている。
【００１７】
金属材の結晶粒をナノスケールまで微細化して、従来よりもはるかに優れた特性を発現させようという研究は、国内外で盛んに行われ、実際に高強度、高靭性の材料が得られることが明らかとなってきた。しかし、金属材の結晶粒を微細化する技術では、得られる材料の大きさや形状が大きく制限されるのが問題となる。したがって、車両構体のような構造体を製造する場合を考えると、接合技術を用いることが必要不可欠である。しかし、従来のアーク、電子ビーム、レーザー溶接のような溶融溶接では、凝固時の結晶粒の粗大化は避けられず、結晶粒の微細化によって得られた特性が全く活かせないのが現状である。結晶粒を微細化することにより、歪エネルギーが大きくなり、再結晶温度が低下する。そのため、溶接を行うと、結晶粒の成長が生じやすく、接合部の強度は通常材のそれに比べても小さくなる。
【００１８】
そこで、本発明者は、結晶粒が微細化された金属部材の接合を、摩擦攪拌接合により行うことを発想した。摩擦攪拌接合によれば、材料を固相のまま接合するため、結晶粒の成長が生じにくく、接合部の強度の低下を防止することができる。また、本発明者は、実験検討の結果、Ａｌは摩擦攪拌接合による接合強度の低下が比較的少ないことも発見した。
【００１９】
以上より、本実施形態に係る車両構体は、各金属部材が、結晶粒を微細化された金属材からなるため、高強度かつ高靭性のものとなる。また部材同士の接合部は、摩擦攪拌接合により接合されているため、接合部の強度も比較的強いものとでき、結晶粒微細化材の特性を活かすことができる。特にＡｌは摩擦攪拌接合による接合部の強度低下が少ないので高強度とできる。したがって、本実施形態の車両構体は全体として高強度かつ高靭性とすることができ、トンネル通過時の疲労強度劣化も防止することができる。また、増加した強度の分だけ部材を肉薄化することにより、軽量化が図れる。なお、金属材料はＡｌ以外のものも用いることができ、特にＦｅ（鋼）はＡｌに類似する性質を有すると考えられるので、好適に用いることができる。
【００２０】
次に、本実施形態に係る車両構体の製造方法の大まかな流れを説明する。図２は、本実施形態に係る鉄道構体の製造方法の流れを示したフロー図である。図２に示すように、本実施形態においては、第１ステップにおいて、金属材料の結晶組織に組織制御を行い、金属部材の平均結晶粒径を１０μｍ以下に微細化する。これにより、高強度かつ高靭性の金属部材を得ることができる。
【００２１】
次に、第２ステップにおいて金属部材同士の摩擦攪拌接合を行う。これにより、溶融溶接による接合に比べて、微細化した結晶粒を粗大化させず、接合部の強度を維持して、金属部材を接合することができる。
【００２２】
以下、各ステップについて詳細に説明する。
図３は、本発明の第１ステップにおいて行われる繰り返し重ね接合圧延を示した説明図である。この方法では、板状の金属材の表面に脱脂、ワイヤーブラッシング等の表面処理を行い、金属材表面を清浄化する（図３（ａ））。次に、表面を清浄化した複数の金属材を重ね合わせて積層する（図３（ｂ））。図３の例では、２枚の金属板が積層され、元の金属材と同じ長さで２倍の厚さに積層されている。そして、この重ね合わせた金属材料を冷間圧延等により接合して圧延する（図３（ｃ））。図３の例では５０％圧延が行われ、重ね合わせる前の金属材と同じ厚さで２倍の長さにされる。その後、この接合圧延した金属材を切断して複数の金属材とする（図３（ｄ））。図３の例では、接合圧延した金属材は２等分され、重ね合わせる前の金属材と同じ長さと厚さの板状材とされる。そして、上記図３（ａ）〜（ｄ）のステップを複数サイクル繰り返すことにより、結晶粒が微細化された金属材を得ることができる。
【００２３】
上記繰り返し重ね接合圧延により、金属材の平均結晶粒径は１０μｍ以下に微細化される。より好ましくは、金属材の平均結晶粒径を１μｍ以下に微細化することにより、高強度化および高靭性化を一層図ることができる。例えば、Ａｌの場合は５サイクル行い、Ｃｕ、特に純銅の場合は、３サイクル行うことにより、平均結晶粒径を１μｍ以下に微細化することができる。純銅の場合は４サイクル以上行うと、結晶粒径が逆に大きくなる場合があるので、３サイクル以下行うことが好ましい。
【００２４】
なお、ＡｌとＣｕはともにｆｃｃ構造を有するが、Ａｌは積層欠陥エネルギーが大きいため回復型の材料であるのに対し、Ｃｕは積層欠陥エネルギーが小さいため再結晶型の材料である。また、ｂｃｃ構造を持つ鋼は回復型の材料である。したがって、それぞれの材料の結晶粒微細化過程および機械的強度の変化に及ぼす影響が異なる。これについては後述する。
【００２５】
また第１ステップとしては、上記繰り返し重ね接合圧延の他、液体窒素を用いた低温大圧下圧延焼鈍法、せん断押出し法（ＥＣＡＰ法）、高圧ねじり法（High Pressure Torsion）、粉体のメカニカルミリング法を用いることができる。
【００２６】
図４（ａ）は本発明の第２ステップにおいて行われる摩擦攪拌接合の様子を示した説明図であり、図４（ｂ）は回転ツールの先端部を示した構成図である。摩擦攪拌接合法は、図４（ａ）に示すように、接合する２つの金属部材１、１’の接合部２に、金属の棒状の回転ツール１０を挿入し、これを接合部２の長手方向に沿って回転させつつ移動させることで、金属部材１、１’と回転ツール１０の間に摩擦熱を発生させ、それを利用して接合する手法である。回転ツール１０は通常、幅広のショルダー部１２とその先端にあり、金属部材内に挿入される細いピン部１１から構成されている。
【００２７】
以上より、結晶粒の微細化により得られた特性を生かして金属部材の接合を行うことができる。本手法の最大の特徴は、材料を固相のまま接合することであり、このため粒成長が抑制される。さらに回転ツールで塑性流動を引き起こし、接合部を攪拌するため、母材より細粒化することも可能である。また、良好な接合表面が得られ、残留ひずみも小さく、後処理も不必要であるという利点を有する。
【００２８】
次に、本発明者が本発明に係る製造方法により、実際に金属材の接合を行った実験結果を、従来法により接合した場合と比較して説明する。
【００２９】
実験例１
図３に示す繰り返し重ね接合圧延を用いて、結晶粒が数百ｎｍ〜数μｍ程度に微細化された金属材を作製した。金属材はＡｌ（ＪＩＳ  １０５０、３００×５０×２ｍｍ、Ｈ２４材）の板材を用いた。図３（ａ）〜（ｄ）のステップを５サイクル行った。
【００３０】
結晶粒の微細化を行ったＡｌ（超微細粒材）について引張試験を行った。引張試験は室温、１ｍｍ／ｍｉｎの条件で行った。また比較のため結晶粒の微細化を行っていないＡｌのO材、H２４材についても引張試験を行った。また、参考のため、黄銅、ＩＦ鋼についても結晶粒微細化前と結晶粒微細化後のものについて引張試験を行った。
【００３１】
その結果、引張強度は、Ａｌ（Ｏ材）：７４ＭＰａ、Ａｌ（Ｈ２４材）：１００ＭＰａであったのに対し、結晶粒の微細化を行ったＡｌは引張強度１９２ＭＰａと極めて強度が向上していた。図５は、結晶粒の微細化を行ったＡｌの結晶粒を示した図である。図５より結晶粒の微細化を行ったＡｌは１μｍ以下の微細な結晶粒で構成されていることが判る。また、参考のため引張試験を行った黄銅、ＩＦ鋼は、黄銅が３７３ＭＰａ→６３４ＭＰａ、ＩＦ鋼が２７０ＭＰａ→８１９ＭＰａといずれも強度が向上していた。
【００３２】
次に、図４に示す摩擦攪拌接合を行って、結晶粒の微細化を行ったＡｌからなる金属材同士と、通常のＡｌからなる金属材同士とを接合した後、各々引張試験を行った。回転速度は６００〜１０００ｒｐｍ、接合速度は４００〜１０００ｍｍ／ｍｉｎとした。回転ツールは材質ＳＫＤ６１とし、ショルダー部の径を１２ｍｍ、ピン部の長さ１．８ｍｍとし、ピンの直径は４ｍｍとした。
【００３３】
比較実験として、結晶粒の微細化を行ったＡｌからなる金属材のＴＩＧ溶接を行った。裏波溶接ではあるが、裏面にたれ落ちないように比較的小入熱で溶接を行った。溶接条件は、ＡＣ１５０Ａ，１０００ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００３４】
引張試験は室温，１ｍｍ／ｍｉｎの条件で行った。試験片は接合部が中央に来るように、接合方向に垂直に切り出した。
【００３５】
図６は、結晶粒の微細化を行ったＡｌと通常のＡｌからなる接合体について、摩擦攪拌接合時の回転ツールの回転ピッチに対する引張強度を示すグラフ図である。ここで回転ピッチとは、（回転ツールの移動速度〔ｍｍ／ｍｉｎ〕）／（回転速度〔ｒｐｍ〕）を意味する。比較のため、破線により超微細粒材をＴＩＧ溶接した場合の強度も併記した。図６より、摩擦攪拌接合でＡｌから成る超微細粒材を接合すると、ＴＩＧで接合した場合に比べて強度が極めて向上することが判る。
【００３６】
Ａｌの場合には、回復型の材料であるため、回復によって歪エネルギーが開放され、繰り返し重ね接合圧延により再結晶温度の低下が生じにくい。したがって、摩擦攪拌接合中に目立った熱影響部（ＨＡＺ＝Heat Affected Zone）は生じない。このため、図６に示すように、通常材を摩擦攪拌接合した場合よりも、超微細粒材の方が接合体全体として引張強度が大きくなる。通常材では多くの場合、母材破断するので、図６には接合方向に平行に接合部のみで引張試験片を作製して測定した結果を示している。したがって、通常どおり、接合方向に垂直に試験片を作製した場合には、接合部の強度がＯ材では７０ＭＰａ、Ｈ２４材では１００ＭＰａ以上であれば、母材破断すると考えてよい。一方、超微細粒材の場合には、すべての条件において接合部（攪拌部）で破断し、接合部はほとんどの場合、１００ＭＰａ以上の引張強度を有する。つまり、結晶粒の微細化を行ったＡｌを摩擦攪拌接合した車両構体は、従来法による車両構体に比べて、大きな強度を持つことになる。
【００３７】
図７は、結晶粒の微細化を行ったＡｌ（超微細粒材）と通常のＡｌ（O材）の攪拌部における結晶粒を示した図である（ＴＥＭ像）。図７より、超微細材の方が攪拌部においても結晶粒径が小さいことがわかる。これが超微細粒材の方の強度が高かった原因であると考えられる。
【００３８】
図６より、回転ピッチを増加させればさせるほど、接合体の引張強度は上昇することが判る。これは、より入熱が少なくなり、攪拌接合部での結晶粒成長が抑えられたためと考えられる。この図６より、回転ピッチ２．５（４００ｒｐｍ，１０００ｍｍ／ｍｉｎ）まで引張強度は増加し続けることが判る。本実験例においては、回転ツール直径（ショルダー径）１２ｍｍにより実験を行ったが、入熱は回転ツール直径（ショルダー径）の３乗に比例することを考慮すると、一般的には、回転ツールの移動速度〔ｍｍ／ｍｉｎ〕、回転速度〔ｒｐｍ〕、回転ツール直径〔ｍｍ〕において、以下の式（１）の関係を満たしつつ金属材を接合すると、ショルダー径１２ｍｍの回転ツールにより、回転ピッチ２．５以上で接合した場合に相当し、高い接合強度が実現できると考えられる。
【数１】
2005255056.tif 000003
【００３９】
一方、Ａｌの場合には、回転ピッチ３．３（３００ｒｐｍ，１０００ｍｍ／ｍｉｎ）では、５．１ｋｇｆ／ｍｍ２（９００ｋｇｆ）の荷重を増やしても、入熱不足で接合が不可能であった。このため、以下の式（２）を満たすように金属材を接合すると、ショルダー径１２ｍｍの回転ツールにより、回転ピッチ３．３未満で接合した場合に相当し、入熱不足で接合できなくなることはないと考えられる。
【数２】
2005255056.tif 000004
【００４０】
以上より、本発明の製造方法により、Ａｌを主成分とする金属部材を用いて車両構体を製造すると、高強度な車両構体が得られることが判る。また、ｂｃｃ構造を持つ鋼は回復型の材料であり、Ａｌと同様の性質であると考えられるため、鋼を用いた場合も、本発明の製造方法は有効であると考えられる。
なお、車輛構体を組み立てる時の材料の高強度化により、板厚を薄くすることは構体重量の軽量化を可能とする。しかし、板厚を減少させると接合時に入熱を下げないと熱影響部や結晶粒の粗大化を起こし、高強度な摩擦攪拌接合継手は確保できない。そのため、板厚が２ｍｍより薄い材料を使用して構体を摩擦攪拌接合により組立する時は、上記式（１）および式（２）の右辺の数値が大きくなる場合があることが予想される。反対に、板厚が２ｍｍより厚い材料を使用して構体を摩擦攪拌接合により組立する時は、上記式（１）および式（２）の右辺の数値が小さくなる場合があることが予想される。
【００４１】
実験例２
実験例１と同様に、繰り返し重ね接合圧延により、結晶粒が数百ｎｍ〜数μｍ程度に微細化された金属材を作製した。金属材はＣｕ（無酸素銅、３００×５０×２ｍｍ、１／４Ｈ材）の板材を用いた。図３（ａ）〜（ｄ）のステップを３サイクル行った。
【００４２】
実験例１と同様に結晶粒の微細化を行ったＣｕ（超微細粒材）および通常材（１／４Ｈ材）について引張試験を行った。その結果、２６２ＭＰａ（通常材）→４２２ＭＰａ（超微細粒材）と極めて強度が向上していた。
【００４３】
次に実験例１と同様に、摩擦攪拌接合を行って、結晶粒の微細化を行ったＣｕからなる金属材同士と、通常のＣｕからなる金属材同士とを接合した後、各々引張試験を行った。実験例１と同様に、比較実験として、結晶粒の微細化を行ったＣｕからなる金属材のＴＩＧ溶接を行った。溶接条件は、ＡＣ２００Ａ，２４０ｍｍ／ｍｉｎとした。そして、実験例１と同様に引張試験を行った。
【００４４】
ＣｕはＡｌと同様にｆｃｃ構造を有するが、積層欠陥エネルギーが小さいため再結晶型の材料である。再結晶型のＣｕの場合には，繰り返し重ね接合圧延によって材料中の歪エネルギーが増大するため再結晶温度が低下し、粒成長速度も増大する。
【００４５】
図８は、結晶粒の微細化を行ったＣｕと通常のＣｕの母材、攪拌部およびＨＡＺにおける結晶粒を示した図である（ＥＢＳＰ＝Electron Back Scattering Pattern像）。図８に示すように、純度の高い無酸素銅においては、摩擦攪拌接合中に熱影響部（ＨＡＺ）で粒成長が生じやすい。
【００４６】
図９は、結晶粒の微細化を行ったＣｕ（超微細粒銅）と通常のＣｕ（通常銅）の接合部断面の硬度分布を示した図である。このように、接合部でＨＡＺが存在し、硬度が低下していることが判る。
【００４７】
図１０は、結晶粒の微細化を行ったＣｕ（微細粒材）と通常のＣｕ（通常材）からなる接合体について、回転ツールの回転ピッチに対する引張強度を示すグラフ図である。図１０に示すように、結晶粒の微細化を行ったＣｕを摩擦攪拌接合した場合は、ＴＩＧ溶接をした場合に比べて、接合部の強度は向上している。しかし、微細粒無酸素銅を摩擦攪拌接合した場合の引張強度は、通常銅を摩擦攪拌接合した場合に比べて低下している。
【００４８】
これを解決するには、２つの方法が考えられる。１つは、回転ツールによる入熱を少なくする方法である。図１０に示すように、微細粒材の引張強度は回転ピッチが上がるにつれて上昇し、回転ピッチが２になると、通常材を摩擦攪拌接合した場合と同等になる。この場合、結晶粒の微細化を行った母材強度は通常材よりはるかに大きいため、接合体全体として優れた特性を持つものとすることができる。本実験例においては、回転ツール直径（ショルダー径）１２ｍｍにより実験を行ったが、一般的には、回転ツールの移動速度〔ｍｍ／ｍｉｎ〕、回転速度〔ｒｐｍ〕、回転ツール直径〔ｍｍ〕において、以下の式（３）の関係を満たしつつ金属材を接合すると、ショルダー径１２ｍｍの回転ツールにより、回転ピッチ２以上で接合した場合に相当し、高い接合強度が実現できると考えられる。
【数３】
2005255056.tif 000005
【００４９】
強度低下を防ぐもう１つの方法は、Ｃｕからなる金属材の純度をやや低下させ、不純物を粒界に偏析させることで粒成長を抑制する方法である。具体的には、Ｃｕを主成分とし、不純物を０．０５重量％以上含むものとすることが好ましい。不純物は、例えばＺｒ，Ｃｒ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｔｅ等を用いることができる。
【００５０】
尚、本発明の車両構体の製造方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態に係る車両構体を示した構成図である。
【図２】本実施形態に係る車両構体の製造方法の流れを示したフロー図である。
【図３】本発明の第１ステップにおいて行われる繰り返し重ね接合圧延を説明図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２ステップにおいて行われる摩擦攪拌接合の様子を示した説明図であり、（ｂ）は回転ツールの先端部を示した構成図である。
【図５】結晶粒の微細化を行ったＡｌの結晶粒を示した図である。
【図６】結晶粒の微細化を行ったＡｌと通常のＡｌからなる接合体について、回転ツールの回転ピッチに対する引張強度を示すグラフ図である。
【図７】結晶粒の微細化を行ったＡｌと通常のＡｌの攪拌部における結晶粒を示した図である。
【図８】結晶粒の微細化を行ったＣｕと通常のＣｕの母材、攪拌部およびＨＡＺにおける結晶粒を示した図である。
【図９】結晶粒の微細化を行ったＣｕと通常のＣｕの接合部断面の硬度分布を示した図である。
【図１０】結晶粒の微細化を行ったＣｕと通常のＣｕからなる接合体について、回転ツールの回転ピッチに対する引張強度を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００５２】
１，１’…金属部材
２…接合部
１０…回転ツール
１１…ピン部
１２…ショルダー部
１００…車両構体
１２０…屋根構
１３０…側構
１４０…台枠
１５０…妻構
１６０…軒部材
１８０…接合部
【図１】
2005255056.tif 000006
【図２】
2005255056.tif 000007
【図３】
2005255056.tif 000008
【図４】
2005255056.tif 000009
【図５】
2005255056.tif 000010
【図６】
2005255056.tif 000011
【図７】
2005255056.tif 000012
【図８】
2005255056.tif 000013
【図９】
2005255056.tif 000014
【図１０】
2005255056.tif 000015