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Joining and Welding Research Institute
Osaka University

ご

挨

拶
大阪大学接合科学研究所長

藤井英俊

2023 年度（令和 5 年度）の年次報告をお届けいたします。
本研究所は、溶接・接合分野における我が国で唯一の総合研究所であるという特色を最大限に生かし、「接合プロセス」、「接合機構」、「接合評価」の 3 研究部門が「溶接・接合」の圧倒的な強みとなってその基盤研究を行います。加えて、独創的なアディティブ・マニュファクチャリングの新規創出を目指して、2022 年度に改組しました「多次元造形研究センター」が、新たな接合科学の未来を探る役割を担うことにより、3 研究部門とセンターが個々の専門性を発揮しつつ相互が有機的に連携し、当該分野における世界の研究を先導しています。
文部科学大臣認定の「接合科学共同利用・共同研究拠点」として、国内の国公私立大学などから毎年 200 名以上の共同研究員を受け入れるとともに、国際共同研究員制度により多くの外国人研究者を受け入れ、活発な国際共同研究を推進しています。大阪大学憲章に掲げられている「実学の伝統」を実践した産学共創を展開し、革新的ものづくり技術の創出のためのオープンイノベーションを推進しています。2022 年度に組織整備事業としてスタートした「マルチマテリアル革新力強化のための 6 大学研究所間連携体制の構築」は、多様な社会的要望や地球規模課題を「コア出島」で課題設計し、6 大学 6 研究所の専門性の垣根を越えた「マルチ出島」を通じて人と知の好循環により課題解決を図ることでイノベーション創出を加速し、社会実装を迅速化するものです。2023 年 8 月に「出島コンソーシアム」を立ち上げ、中立機関だけでなく、企業の皆様にも会員となって頂けます。本プロジェ
クトは、共同利用・共同研究拠点を含む全国的な拠点間のネットワーク連携による異分野横断的新学術分野の構築を目標にしています。企業が抱えている課題を 6 大学のシーズをもって解決するというコンセプトで活動しておりますので、是非、ご活用下さい。
国際共同研究の観点では、2018 年 11 月に発足させた「大阪大学接合科学研究所ベトナム溶接研究会」は、現在では、在ベトナム日系企業を中心に民間企業 50 社が当研究会に参画しています。
これらの活動の結果、2023 年 1 月にハノイに接合科学研究所（HUST-OU）が設立されました。広
域アジア地域の大学・研究機関（特に ASEAN 拠点としてハノイ工科大学、中国拠点として上海交通大学に JWRI オフィスを設置し、強固で実践力を有する国際共同研究を推進しております。
人材育成の観点では、広域アジアものづくり技術・人材高度化拠点形成事業で展開しているカップリング・インターンシップ（CIS）を推進しました。2023 年度からも、OU マスタープラン実現
加速事業「戦略的国際共創研究・グローバル D & I 人材育成事業」として、これまでの広域アジアに加え、欧州・北米・アジアの各ハブ拠点を核として国際連携研究を推進して参りました。
多次元造形研究センターに関しては、1 号館の改修が文部科学省への概算要求で認められ、2024
年度に完了します。接合科学研究所は、積層造形の研究に関しては、既に 25 年の歴史があり、当該分野において我が国並びに世界をリードしていく立場にあると自負しています。本年度は、上述の改修に合わせる形で、日本溶接協会と協力して、AM プラットフォームを構築する予定にしています。当該プラットフォームでは、AM に関するデータベースの構築、規格、認証を一体として行います。
以上のように、本研究所は、大阪大学憲章にも掲げられている「実学の伝統」を活かして、ものづくり産業界との活発な連携を行っています。民間企業との共同研究を推進するとともに、現在、本研究所では 3 つの協働研究所と 1 つの共同研究部門を設置し、接合科学に関わる産学共創の拠点

にもなっています。2024 年 3 月に設置して頂いた、Honda- 大阪大学 接合科学ものづくり協働研究
所は、本田技研工業株式会社が全国の大学に始めて設置する協働研究所、共同研究部門と伺っております。
このように本研究所は、その規模に比べて圧倒的な協働研究所、共同研究部門の数を誇りますが、
2023 年 4 月より、専任教授が室長として常駐するニューノーマルものづくりコンソーシアム室によって、これらの協働研究所、共同研究部門を有機的に連携させ、産産学の体制で研究開発を進める体制としています。
この年次報告をご一読いただき、研究所の活動として不十分な点や改善すべき点など、お気づきの点がございましたら、ご遠慮なく、私藤井（fujii.hidetoshi.jwri@osaka-u.ac.jp）までご連絡賜りま
すよう、よろしくお願い申し上げます。既に、お気づきになられた方もいらっしゃるかもしれませんが、2023 年 4 月 1 日から所員のメールアドレスが変更になりました。わたくしのメールアドレスにありますように、jwri が @ の前に来ます。従来のアドレスもしばらくは使用できる移行措置を取りますが、アドレス帳の変更をお願いいたします。
本研究所は、2022 年に 50 周年を迎え、次の 50 年に向けての新しいスタートを切っております。
未来に輝く社会を夢見ながら、溶接・接合分野のグローバル研究拠点として人類の持続的な繁栄と発展に資するべく、新しいコンセプトとして「接合・分離統合技術の確立」を掲げ、所員一同努力していく所存です。引き続き、ご指導ご鞭撻のほど、何卒よろしくお願い申し上げます。

目
Ⅰ．組

次

織

1．1

研究所職員………………………………………………………………………………………………………………1

1．2

人事………………………………………………………………………………………………………………………5

1．3

運営委員会委員…………………………………………………………………………………………………………7

1．4

共同研究運営委員会委員………………………………………………………………………………………………8

Ⅱ．予
2．予

算
算 ……………………………………………………………………………………………………………………9

Ⅲ．研究業績
3．研究業績（研究業績件数表）…………………………………………………………………………………………… 13
Ⅳ．分野別活動成果と自己評価
接合プロセス研究部門
エネルギー制御学分野…………………………………………………………………………………………………… 15
エネルギー変換機構学分野……………………………………………………………………………………………… 31
微細接合学分野…………………………………………………………………………………………………………… 43
レーザプロセス学分野…………………………………………………………………………………………………… 59
接合機構研究部門
溶接機構学分野…………………………………………………………………………………………………………… 81
接合界面機構学分野……………………………………………………………………………………………………… 93
複合化機構学分野…………………………………………………………………………………………………………119
接合評価研究部門
接合構造化解析学分野……………………………………………………………………………………………………137
接合構造化設計学分野……………………………………………………………………………………………………155
接合組織評価学分野………………………………………………………………………………………………………163
多次元造形研究センター
グリーン造形学分野………………………………………………………………………………………………………175
積層造形学分野……………………………………………………………………………………………………………187
研究所間連携戦略室…………………………………………………………………………………………………………201
接合界面微細構造解析室……………………………………………………………………………………………………205
グローバル D&I 推進室 ……………………………………………………………………………………………………207
ニューノーマルものづくりコンソーシアム室……………………………………………………………………………211
JFE ウエルディング協働研究所 …………………………………………………………………………………………221
ダイヘン溶接・接合協働研究所……………………………………………………………………………………………225
日本製鉄ものづくり未来協働研究所………………………………………………………………………………………227
大阪富士工業「先進機能性加工」共同研究部門…………………………………………………………………………231
高度ジョイント生産システム構築共同研究部門…………………………………………………………………………237
国際産学連携溶接計算科学研究拠点（CCWS） …………………………………………………………………………239
接合技術拠点…………………………………………………………………………………………………………………243
青色半導体レーザー接合加工共創コンソーシアム………………………………………………………………………245

Ⅴ．研究集会等
5．1

ベトナム溶接研究会 第 9 回研究会（ベトナム・ハノイ市他）…………………………………………………247

5．2

ベトナム溶接研究会 第 10 回研究会（ベトナム・ホーチミン市他） …………………………………………249

5．3

第 2 回微細接合学分野研究集会「特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究」…………………………………251

Ⅵ．国際交流
6．1

国際交流協定締結大学等……………………………………………………………………………………………253

6．2

海外出張・研修………………………………………………………………………………………………………256

6．3

来訪者…………………………………………………………………………………………………………………264

Ⅶ．ニュース
7．1

大阪大学接合科学研究所主催 第 20 回産学連携シンポジウムのご報告 ………………………………………265

7．2

接合科学研究所 令和 5 年度外務大臣表彰を受賞 ………………………………………………………………266

7．3

カップリング・インターシップ（CIS）活動報告（ドイツ / ベルギー） ……………………………………267

7．4

カップリング・インターシップ（CIS）活動報告（ベトナム） ………………………………………………268

7．5

同済大学訪問団と接合研の国際交流ニュース……………………………………………………………………269

7．6

The 3rd International Symposium on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation
for Materials Architecture（DEJI2MA-3）………………………………………………………………………270

7．7

東京セミナー「スマートレーザビームプロセスの新展開」……………………………………………………271

7．8

第 25 回大阪大学と上海交通大学共催学術交流セミナー「接合ワークショップ」ご報告 …………………272

7．9

2023 年度 JST さくらサイエンスプログラム受け入れ報告 ……………………………………………………273

7．10

2023 年度「接合科学賞」及び「接合科学奨励賞」授与式・受賞記念講演 …………………………………274

7．11

国際産学連携溶接計算科学研究拠点 第 16 回講演会の報告 …………………………………………………275

7．12

接合科学カフェ 第 17 回「こんなこともやっている !? 〜日本でも居心地のいい研究所生活を〜」 ………276

7．13

接合科学カフェ 第 18 回「こんなこともやっている !? 〜まさかこれが原料に？地球に優しい新素材〜」…277

7．14

接合科学カフェ 第 19 回「こんなこともやっている !? 〜電子機器を支えるはんだ付の世界〜」 …………278

7．15

MRM2023/IUMRS-ICA2003 ……………………………………………………………………………………279

7．16

JWRI 道場プログラム ……………………………………………………………………………………………280ԅȅழȁȁȁȁȁ૕

1．1

研究所職員

所

長（兼）

教

授

（R6. 3. 1 現在）
事務補佐員

特任事務職員（所長秘書）

藤

井

英

俊

青

木

淳

子

坂

田

祐

子

授

塚

本

雅

裕

准教授

佐

藤

雄

二

竹

中

啓

輔

［レーザプロセス学分野］
教

副所長（兼）
教

授

節

原

裕

一

助

教

授

伊

藤

和

博

特任研究員（常勤）

徳

本

潤

平

特任研究員

東

野

律

子

特任研究員

吉

田

徳

雄

招へい教授

菊

地

靖

志

招へい准教授

西

尾

匡

弘

学

技術補佐員

堀

英

治

接合プロセス研究部門［エネルギー制御学分野］

教

教

授（兼）

田

中

講

師

古

免

久

弥

技術補佐員

米

澤

藍

子

助

教

田

代

真

一

技術補佐員

井

藤

里

香

助

教

WU DONGSHENG

事務補佐員

池

内
鳥

招へい教授

中

田

一

博

事務補佐員

千

招へい教授

細

井

宏

一

事務補佐員

招へい准教授XIAO XIAO

事務補佐員

招へい研究員

藤招へい研究員

山

将

嘉
清

香

乾

純

子

宮ノ前

直

子

高

井

健

一

和

博

士
［先端基礎科学分野］

NGOC QUANG TRINH

招へい研究員

石

田

和

也

事務補佐員

増

田

万

里

招へい教授
接合機構研究部門［エネルギー変換機構学分野］
授

節

原

裕

一

［溶接機構学分野］

准教授

竹

中

弘

祐

教

授

伊

藤

助

教

都

甲

将

講

師（兼）

高

橋

誠

招へい教授

内

田

儀一郎

助

教

山

本

啓

招へい教授

斧

髙

助

教

教

一

HONG SEONG MIN

特任講師（常勤）

ZHAO BINGBING

招へい教授［微細接合学分野］
教

授

西

講

師

巽

川
永

招へい教授

宏
裕

章

卓

也

小

川

和

博

SHARMA ABHAY［接合界面機構学分野］

特任研究員（常勤）直特任研究員（常勤）GAO RUNHUA

教

授

藤

井

英

俊

特任研究員

金

智

助

教

山

下

享

介

招へい教授

髙

夫

助

教

三

浦

拓

也

特任教授

潮

田

浩

作

特任准教授（常勤）

CHEN JUAN

橋

康

招へい教授

CHAN YAN CHEONG

招へい教授

KAO C. ROBERT―1―

特任准教授森貞好昭［接合構造化設計学分野］

特任講師

青

木

祥

宏

教

授

SHARMA ABHISHEK

助

教

特任助教
特任研究員 S伊藤特任研究員 S

相

原

特任研究員

釜

井

特任研究員

鉄

三

欣

希

ZHOU HONGCHANG

事務補佐員

朗

上

浅

川

真由美

授

池

田

倫

正

井

浩

太

巧
正

［接合組織評価学分野］

善教

SHOTRI RISHABH

招へい教授

川

井

昭

陽

准教授

門

招へい教授

柳

樂

知

也

助

HOU YUYANG

招へい研究員

教

事務補佐員

AMBROSIO DANILO

技術補佐員

小

倉

卓

哉

事務補佐員

橋

本

朋

子

多次元造形研究センター

事務補佐員

三

好

絵

美

センター長（教授（兼）
）

榎

本

純

子

伊

藤

和

博

［グリーン造形学分野］［複合化機構学分野］
教

授

近

藤

勝

義

教

授（兼）

阿

部

浩

也

教

授

梅

田

純

子

助

教（兼）

小

澤

隆

弘

助

教

刈

屋

翔

太
桐

原

聡

秀

特任助教（常勤） ISSARIYAPAT AMMARUEDA［積層造形学分野］

特任研究員

小

林

克

己

教

授

特任研究員

藤

井

寛

子

助

教

特任研究員

南

谷

良

二

事務補佐員

特任研究員 SHUANG JEFF

招へい教授

MA

SPIRRETT FIONA
村

井

玲

子

［造形機構学分野］

QIAN

招へい教授

YANG YAFENG

教

授（兼）

近

藤

勝

義

招へい教授

LI SHUFENG

教

授（兼）

梅

田

純

子

招へい教授

松

原

秀

彰

助

教（兼）

刈

屋

翔

太

招へい研究員

設

樂

一

希

事務補佐員

武

田

寛

子

授（兼）

塚

本

雅

裕

准教授（兼）

佐

藤

雄

二

助

竹

中

啓

輔

節

原

裕

一

副室長（教授）

阿

部

浩

也

［レーザ造形学分野］
教

接合評価研究部門

教（兼）［接合構造化解析学分野］
教

授

助

教

麻
王

寧

［研究所間連携戦略室］

緒室

倩（WANG QIAN）
﨑

邦

男

長（教授）
（兼）

特任研究員

楢

招へい教授

LU FENGGUI

准教授

伊

澤

誠一郎

招へい教授

LI JI NG JI N G

助

教

小

澤

隆

事務補佐員

赤

路

三

紀

助

教

CANTON VITORIA RUBEN

事務補佐員

菊

地

路

子

助

教

目

代

特任研究員

李

낚（LI FEI）

―2―

貴

弘
之

派遣職員

福

山

香

代

招へい研究員

野

元

派遣職員

吉

田

加菜子

招へい研究員

松

井

翔

事務補佐員

神

長

奈

招へい研究員

渡

邊

耕太郎

々

長（講師）

高

橋

誠

所

［グローバル D&I 推進室］
教

授（兼）

准教授

志

［Honda- 大阪大学 接合科学ものづくり協働研究所］

接合界面微細構造解析室室

将長（教授）（兼）

藤

井

英

俊

副所長（教授）（兼）

池

田

倫

正

副所長（招へい教授）

渡

邉

信

也

梅

田

純

子

招へい研究員

神

藏

正

信

勝

又

美穂子

招へい研究員

小林

晴

彦

招へい研究員

高

木

創

平

助

教（兼）

HONG SEONG MIN

助

教（兼）

SPIRRETT FIONA

技術職員（兼）

植

原

邦

佳

事務補佐員

小

川

里

香

共同研究部門［大阪富士工業先進機能性加工共同研究部門］［ニューノーマルものづくりコンソーシアム室］

特任助教（常勤）

林

教

良

彦
海

授

芹

澤

久

特任助教（常勤）

水谷

正

招へい研究員

河原

充

特任研究員（常勤）

池

田

圭一郎

事務補佐員

藤

本

子

招へい教授

阿

部

信

行

招へい研究員

辰

巳

佳

宏

協働研究所

招へい研究員森本健

斗［JFE ウエルディング協働研究所］［「高度ジョイント生産システム構築」共同研究部門］

教

授（兼）

招へい教授

紀

三

上

欣

希

特任研究員（常勤）

椋

田

宗

明

田

川

哲

哉

招へい研究員

村瀬

圭

典

招へい研究員原田尚彦［ダイヘン溶接・接合協働研究所］
所長（教授）（兼）

藤

井

英

俊

副所長（招へい教授）

惠

良

哲

生

特任教授

浅

井

特任助教（常勤）

松田

招へい准教授門田

国際共同研究拠点

知［国際産学連携溶接計算科学研究拠点］

夏芽

拠点リーダー（教授（兼）） 麻

圭

二

招へい教授

村

招へい教授

平

招へい教授

李

［日本製鉄ものづくり未来協働研究所］

寧

緒

川

英

一

岡

和

雄

長

久

長（教授）（兼）

藤

井

英

俊

招へい教授

安

木

副所長（招へい教授）

西

畑

ひとみ

招へい教授

中

尾

一

成

特任助教（常勤）

浄

德

佳

奈

招へい教授

藤久保

昌

彦

招へい教授

井

上

裕

滋

招へい准教授

柴

正

和

招へい教授

富士本

博

紀

招へい研究員

岡田

招へい研究員

嶋

田

所

直

原

剛

徹

［青色半導体レーザー接合加工共創コンソーシアム］

明代表理事（教授）（兼）

―3―

塚

本

雅

裕

副理事・事務局長（准教授）
（兼） 佐

藤

雄

二

庶務係

招へい教授

阿

部

信

行

係

長

中

澤

綾

子

助

竹

中

啓

輔

主

任

西

方

結

子

特任研究員

東

野

律

子

特任事務職員

青

木

淳

子

特任研究員

吉

田

徳

雄

特任事務職員

籾

田

裕

貴

技術補佐員

井

藤

里

香

特任事務職員

吉

村

淳

子

事務補佐員

宮ノ前

直

子

事務補佐員

山

口

かなえ

教（兼）

会計係

研究所特命
孝

係

長

薗

部

孝

夫

裕

一

主

任

廣

田

佳

代

瀬

明

夫

事務職員

江

成

愛

美

田

功

一

特任事務職員

松

本

守美恵

哲

男

拓

志

長

浅

野

正

浩

事務職員

林

直

哉

招へい教授

石

出

招へい教授

小

溝

招へい教授

廣

招へい教授

安

招へい教授

菅

招へい准教授

木

太

研究推進係
係

技術部
技術部長（教授（兼））

伊

藤

和

博

特任事務職員

石

田

守

男

技術職員

植

原

邦

佳

事務補佐員

杉

村

有

里

技術補佐員

安

部

由

朗

技術補佐員

遠

藤

豪

美

事務部（国際チーム）

技術補佐員

篠

原

睦

夫

事務長（兼）

中

野

和

子

技術補佐員

花

見

眞

司

特任事務職員（兼）

籾

田

裕

貴

技術補佐員

水

田

豊

主任（兼）

西

方

結

子

技術補佐員

村

井

福

司

事務職員（兼）

江

成

愛

美

事務補佐員

山

口

純

子

事務職員（兼）

林

直

哉

矢

田

弥

生

伊

藤

和

博

室長（教授（兼））

伊

藤

和

博

技術補佐員

毛

野

克

彦

中

野

和

子

図書室
事務補佐員
産学連携室
室

長（教授（兼））広報・データ管理室

事務部
事務長

―4―

1．2

人事

［職

名］

［氏

名］
也

研究所間連携戦略室
昇任

R5. 3. 16

ニューノーマルものづくりコンソーシアム室昇任

R5. 4. 1

浩［異動内容］

［年月日］

教授

阿

部

教授

芹

澤

久

准教授

伊

澤

誠一郎

研究所間連携戦略室
採用

R5. 4. 1

助教

竹

中

啓

輔

レーザプロセス学採用

R5. 4. 1

助教王倩（WANG QIAN）

接合構造化解析学
採用

R5. 4. 1

助教

目

代

貴

之

研究所間連携戦略室
採用

R5. 4. 1

特任准教授

森

貞

好

昭

接合構造化解析学
採用

R5. 4. 1

特任講師（常勤）GENG PEIHAO

接合構造化解析学
採用

R5. 4. 1

特任助教（常勤）浄德佳奈

日本製鉄ものづくり未来協働研究所
採用

R5. 4. 1

特任研究員

小

林

克

己

複合化機構学採用

R5. 4. 1

特任研究員 SHUANG JEFF

複合化機構学採用

R5. 4. 1

特任研究員

李
（ L I

낚
F E I ）

研究所間連携戦略室
採用

R5. 4. 1

特任研究員（常勤）椋

田

宗

明

「高度ジョイント生産システム構築」共同研究部門 R5. 4. 1
採用

招へい教授

高

井

健

一

先端基礎科学受入れ

R5. 4. 1

招へい教授

松

原

秀

彰

複合化機構学受入れ

R5. 4. 1

招へい教授

西

畑

ひとみ

日本製鉄ものづくり未来協働研究所
受入れ

R5. 4. 1

招へい教授

阿

部

信

行

大阪富士工業「先進機能性加工」共同研究部門
受入れ

R5. 4. 1

招へい教授

石

出

孝

研究所特命
受入れ

R5. 4. 1

招へい准教授西尾弘

レーザプロセス学
受入れ

R5. 4. 1匡―5―

招へい准教授

木

太

拓

志

研究所特命
受入れ

R5. 4. 1

招へい研究員嶋田直

明

日本製鉄ものづくり未来協働研究所
受入れ

R5. 4. 1

招へい研究員森本健

斗

大阪富士工業「先進機能性加工」共同研究部門
受入れ

R5. 4. 1

助教

WU DONGSHENG

エネルギー制御学採用

R5. 4. 16

招へい研究員NGOC QUANG
TRINH

エネルギー制御学
受入れ

R5. 5. 1

招へい研究員河充

ニューノーマルものづくりコンソーシアム室
受入れ

R5. 5. 1

招へい教授

菅

男

研究所特命
受入れ

R5. 7. 1

招へい准教授XIAO XIAO

エネルギー制御学
受入れ

R5. 7. 1

招へい研究員石

エネルギー制御学
受入れ

R5. 7. 1

招へい教授

LI JINGJING

接合構造化解析学
受入れ

R5. 7. 1

助教

小研究所間連携戦略室
配置換

R5. 11. 1

招へい教授

SHARMA ABHAY

溶接機構学
受入れ

R5. 11. 1

助教

ZHOU
HONGCHANG

接合構造化設計学
採用

R5. 11. 16

招へい教授

KAO C.ROBERT

微細接合学
受入れ

R5. 12. 1

特任研究員（常勤）GAO RUNHUA

微細接合学
採用

R6. 1. 16
R6. 2. 1

原
哲

田

澤

和

隆

也

弘

助教

CANTON VITORIA
RUBEN

研究所間連携戦略室
採用

招へい教授

渡

邉

信

也

Honda- 大阪大学 接合科学ものづくり協働研究所 R6. 3. 1
受入れ

招へい研究員神藏正信

Honda- 大阪大学 接合科学ものづくり協働研究所 R6. 3. 1
受入れ

招へい研究員小林晴彦

Honda- 大阪大学 接合科学ものづくり協働研究所 R6. 3. 1
受入れ

招へい研究員高木

創

平

Honda- 大阪大学 接合科学ものづくり協働研究所 R6. 3. 1
受入れ

―6―

1．3

運営委員会委員

［氏

名］

［所

属］

［職

名］

［任

期］

学外委員
粟飯原周二

一般社団法人日本溶接協会
東京大学

会長
名誉教授

R4. 4. 1 〜 R6. 3. 31

石出孝

三菱重工業株式会社 総合研究所

アドバイザーR4. 4. 1 〜 R6. 3. 31

岡本創

九州大学 応用力学研究所所長

R4. 4. 1 〜 R6. 3. 31

才田

一幸

一般社団法人溶接学会
大阪大学 大学院工学研究科

会長
教授

R4. 4. 13 〜 R6. 3. 31

原亨和

東京工業大学 科学技術創成研究院
フロンティア材料研究所所長

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

藤本

光生

川崎重工業株式会社 技術開発本部
プロセスエンジニアリングセンター

理事
副センター長R4. 4. 1 〜 R6. 3. 31

佐々木孝彦

東北大学 金属材料研究所所長

R5. 4. 1 〜 R6. 3. 31

安田京都大学 大学院工学研究科教授

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

秀幸

学内委員
桑畑

進

大学院工学研究科

研究科長

R4. 4. 1 〜 R6. 3. 31

関野徹

産業科学研究所

所長

R4. 4. 1 〜 R6. 3. 31

藤井英俊

接合科学研究所

所長

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

節原裕一

接合科学研究所

副所長

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

伊藤和博

接合科学研究所
接合研附属多次元造形研究センター

副所長
センター長

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

所内委員

―7―

1．4

共同研究運営委員会委員

［氏

名］

［所

属］

［職

名］

［任

期］

芳英

株式会社神戸製鋼所 溶接事業部門

技術センター長R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

早稲田大学

理工学術院

教授

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

学外委員
井上

川原田

洋

佐藤

剛志

トヨタ自動車株式会社 素形材技術部
接合・プレス技術室

主査

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

大丸

成一

日本製鉄株式会社 技術開発本部
鉄鋼研究所

接合研究部長R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

田中健一郎

パナソニック株式会社
エレクトリックワークス社

部長

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

柳樂知也

国立研究開発法人 物質・材料研究機構 グループリーダー
構造材料研究センター 材料評価分野
溶接・接合技術グループ

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

成瀬一郎

名古屋大学 未来材料・システム研究所 所長

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

森井孝

京都大学 エネルギー理工学研究所所長

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

山岡

弘人

株式会社 IHI
産業システム・汎用機械事業領域

理事
副事業領域長R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

福本信次

大学院工学研究科
マテリアル生産科学専攻

教授

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

荒木秀樹

大学院工学研究科
マテリアル生産科学専攻

教授

R5. 4. 1 〜 R6. 3. 31

藤井英俊

接合科学研究所

所長

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

節原裕一

接合科学研究所

副所長

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

伊藤和博

接合科学研究所
接合研附属多次元造形研究センター

副所長
センター長

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

三上欣希

接合科学研究所教授

R5. 4. 1 〜 R7. 3. 31

学内委員

所内委員

―8―

Ԇȅထȁȁȁȁȁॳ

2．予

総予算

㻞㻘㻡㻜㻜

㻞㻘㻜㻜㻜

㔠㢠 ⓒ୓෇

①

算

㻝㻘㻡㻜㻜

㻝㻘㻜㻜㻜

㻡㻜㻜

㻜
㻴㻞㻢

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㻴㻞㻤

㻴㻞㻥

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㻾㻜㻝

㻾㻜㻞

㻾㻜㻟

㻾㻜㻠

㻾㻜㻡

外部資金
・科学研究費補助金
・その他補助金
人件費30.96%

・受託研究費・受託研究員受入
外部資金
42.67%

・民間等との共同研究・奨学寄附金・受託事業

物件費
26.36%

・学術相談
物件費
人件費

―9―

②

外部資金

区

分

R5 年度
獲得金額（千円）

科学研究費補助金

55,390

その他補助金21,153

受託研究費

77,391

受託研究員受入283

民間等との共同研究

332,905

奨学寄附金

42,254

受託事業

4,571

学術相談

33,603

合― 10 ―

計567,550

③

科研費― 11 ―

ԇȅࡄȁ‫ݪ‬ȁުȁୡ

3．研究業績
研究業績件数
区分

H26

H27

H28

H29

H30

R01

R02

R03

R04

R05

査読付き学術論文

180

157

155

180

156

165

242

234

200

192

国際会議発表論文

52

60

82

62

64

41

17

26

24

27

国内会議発表論文

35

24

13

32

13

36

6

22

8

9

国際会議発表

162

124

172

107

118

159

34

64

103

89

国内学会発表

243

250

241

234

231

202

154

190

222

171

講

150

182

166

151

152

153

110

149

189

77

解説・総説

43

39

28

43

47

42

48

53

52

19

著

書

15

11

8

7

9

15

5

5

2

10

国内特許

18

20

19

19

32

26

29

24

29

26

海外特許

17

5

15

10

18

24

27

21

26

19

受

29

30

29

32

23

24

12

26

13

27

演

賞

― 13 ―

Ⅳ．分野別活動成果と自己評価

分野別活動成果と自己評価の内容（各分野共通）
4．1 研究概要
4．2 研究課題
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1）研究成果（2）研究に対する自己評価
4．4 教育に対する自己評価
4．5 社会貢献に対する自己評価
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
4．7 研究業績（1）査読付き学術論文（2）国際会議発表論文（査読あり）（3）国際会議発表論文（査読なし）（4）国内会議発表論文（査読あり）（5）国内会議発表論文（査読なし）（7）国際会議発表（8）国内学会発表（9）国際会議講演（10）国内会議講演（11）解説・総説（12）著書（13）特許出願・登録（14）その他資料（15）受賞（16）規準・規格等の作成（17）外部資金
4．8 教育（1）大学院等講義科目（2）博士論文（主査）（3）博士論文（副査）（4）修士論文（5）卒業論文
4．9 社会貢献（1）学会役員（2）国際会議委員（3）他大学での非常勤講師（4）企業等への貢献（5）国・自治体・公益法人等への貢献（6）外国人招へい研究員・研究留学生（7）社会への情報発信
4．10 全国共同利用に関する研究（1）共同研究員と研究テーマ（2）共同研究員との共著論文件数

接合プロセス研究部門
エネルギー制御学分野

接合プロセス研究部門
エネルギー制御学分野
4．1 研究概要
本研究分野では、集中性および分散性のエネルギー源の特性とその高度制御、すなわちエネルギー
輸送の最適化、さらにはそれらのエネルギー源と材料との相互作用について基礎的研究を行うこと
により、高精度・高機能材料加工のための新しいエネルギー制御の手法を探求している。特に、溶接、切断、加熱、高温反応、表面被覆、表面改質、物質合成などにおいて代表的エネルギー源として幅広く応用され、新しく熱プラズマによる材料プロセスという概念を生み出しつつあるアークプラズ
マの発生、制御および熱輸送現象に関して基礎的検討を加えている。
4．2 研究課題
1．アーク溶接における電極熱輸送現象の実験的解析
2．アーク溶接中の蛇行ビード形成機構の実験的解明
3．溶滴移行を起源とした溶融池内の気泡形成過程の数値計算
4．三次元積層造形法に適したアーク熱源の開発
5．GMAW/CMT-based WAAM プロセスのマルチフィジックス解析
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．アーク溶接における電極熱輸送現象の実験的解析
この研究では、電極への熱輸送現象を明らかにするための基礎的研究として、ティグ溶接時に陽極および陰極で発生する熱量の計測、W 電極の表面温度の計測およびアーク外観の撮影を行った。
そしてこれらの結果からイオン電流率を推定することで、電極表面のエネルギーバランスに基づく
熱輸送現象のメカニズムの解明を目的とした。はじめに W 電極の保有熱量を計測する実験装置を構築し、異なる溶接条件を設定した際の W 電極が保有する熱量を計測した。その結果、溶接電流を 20A 以上と設定した場合では、陰極に 2 wt.%La2O3 入り W および純 W のどちらを用いても、DCEN（Direct
Current Electrode Negative）極性と比較して、DCEP（Direct Current Electrode Positive）極性とした場合に W 電極の保有熱量が増加する傾向が確認できた。一方で、溶接電流を 10 A と設定した場合、いずれの W 電極においても DCEN 極性に比べて DCEP 極性とした際に、W 電極の保有熱量が減少する傾向が確認された。また極性を DCEN、溶接電流を 10 A と設定した際の計測結果は、同じ極性で溶接電流を 20 A と設定した場合と比較して W 電極の保有熱量が増加することが確認された。
計測した W 電極の保有熱量と陰極表面のエネルギーバランス式を用いて、イオン電流率を推定した。結果は数値計算で予測された先行研究と矛盾無く、精度良く推定できたといえる。そして推定結果から、仕事関数の違いがイオン電流率決定の支配的因子であることが示唆された。また電子放出機構が全て熱電子放出であると仮定しリチャードソン・ダッシュマンの式と、W 電極の表面温度分布から算出したイオン電流率は W 電極の保有熱量から推定されたイオン電流率よりも遙かに大きくなった。これを陰極表面のエネルギーバランス式に代入すると、投入電力よりも大きな熱量が陰極へと輸送されるという非物理的な値が算出され、低溶接電流域（すなわち、冷陰極となるような条件）では電子放出が全て熱電子放出で賄われていないことが実験的に明らかとなった。
2．アーク溶接中の蛇行ビード形成機構の実験的解明
この研究では、ミグ溶接中の蛇行ビードの形成機構を明らかにすることを目的とした。そのために溶滴移行形態がストリーミング移行となる溶接条件下の陰極点挙動を 6 本の W 電極を用いて模― 15 ―

擬し、その際の溶融ワイヤの挙動を観察した。その結果、Ar + 2%O2 をシールドガスに使用した溶接条件の陰極点挙動（陰極点が溶融池表面およびその周辺で安定して発生する状態）を模擬した際には、ワイヤ半径方向に曲がっていない安定した溶融ワイヤの挙動が確認され、6 本の各 W 電極に流れる電流は概ね一定値となった。一方で、100%Ar をシールドガスに使用した溶接条件の陰極点挙動（陰極点が溶融池周辺の母材表面で激しく動き回る状態）を模擬した場合、モータ駆動する 6
本の W 電極の非対称な動きに伴って溶融ワイヤが曲がるとともに、各 W 電極に流れる電流が変化したことが確認された。
また各溶接条件での、ビードオンプレート溶接における陰極点の位置と溶滴落下位置、ビード中
心位置の関係を調査した。その結果、陰極点位置が溶接ワイヤの中心軸に対して対称的に安定して発生する溶接条件では、溶滴落下位置およびビード中心位置に大きな変化がなく、直線的なビードが得られた。一方で、陰極点位置が時間経過とともに変動し、非対称に発生する溶接条件では、溶滴落下位置およびビード中心位置は陰極点が動いた方向と逆方向に変化し、蛇行したビードが得られた。さらに Ar + 2%O2 と 100%Ar をシールドガスに使用し、溶滴移行形態がストリーミング移行となる溶接条件で溶融池表面の対流を観察した。その結果、Ar + 2%O2 をシールドガスに使用した条件では、溶接線に対して対称的な溶融池表面の対流が観察された。一方で、100%Ar をシールドガスに使用した条件では、ビードが蛇行していた方向に溶融池表面の対流が偏った。このことから100%Ar をシールドガスに使用した条件では、非対称に発生し動き回る陰極点に誘起された溶接電流の偏りによって、溶接ワイヤ中心軸に対して非対称となったプラズマ気流が溶融池表面を流れることで、溶融池表面に偏ったせん断力が作用し、溶融金属がビードの蛇行方向に輸送されたことが示唆された。
3．溶滴移行を起源とした溶融池内の気泡形成過程の数値計算
ガスメタルアーク溶接において、シールドガスの巻込みによるブローホール発生メカニズムの解明を目的とし、溶滴が溶融池に輸送される過程を 2 次元空間の粒子法を用いてシミュレートした。
まずは密度差の大きい溶融金属と Ar ガスの相互作用を考慮した計算モデルを構築し、液相に働く表面張力のモデル化も行った。そして構築した計算モデルを用いて、表面張力が Ar ガスの巻込み量に及ぼす影響を検証するため、異なる表面張力係数を与え、溶滴が溶融池に輸送される過程の数
値計算を行った。その結果、溶滴が溶融池へ輸送される際に、溶滴の下に位置する Ar ガスが溶滴
底面と溶融池表面に挟まれた領域から流出できずに溶融池内へ巻き込まれることが明らかとなった。これは落下中に変形して平らになった溶滴底面の下に位置する Ar ガスが、溶滴周辺に位置す
る Ar ガスよりも速度が遅いためであり、溶滴底面と溶融池表面に挟まれた領域から流出しにくくなることで、溶融池内に巻き込まれることが示唆された。また表面張力の低下により、Ar ガスが多く巻き込まれることが確認された。これは表面張力が低いと溶滴表面が雰囲気の抵抗で変形しやす
くなることで、溶滴底面の平らな面が広くなり、その下に速度の遅い Ar ガスが多く取り残されるためだと示唆された。
4．三次元積層造形法に適したアーク熱源の開発
この研究では三次元積層造形法に適したアーク熱源の開発の初期検討として、入熱範囲が狭い狭窄ティグアークと直径 0.3 mm の細径ワイヤを用いて WAAM（Wire Arc Additive Manufacturing）積層造形を行い、その手法の確立と有用性を示し、アーク熱源特性が造形物に与える影響を調査することを目的とした。
まずは異なる造形条件が造形物の形成過程に与える影響を調査するため、従来ティグアークと狭窄ティグアークを熱源に使用し、熱源特性を含む造形条件が造形物に及ぼす影響を調査した。その結果、狭窄ティグアークを用いた場合は従来ティグアークを用いた場合と比べ、低い電流や速い走― 16 ―

査速度でも造形物が途切れなかった。また、途切れのない一様な造形物を得るためには、ワイヤの溶融速度と供給速度、もしくはワイヤの溶融速度と走査速度がバランスする必要があると考えられた。次に、従来ティグアークと狭窄ティグアークの電流密度分布と入熱密度分布を計測した。その結果、同条件の従来ティグアークと比べて、狭窄ティグアークでは電極中心軸上での電流密度と入熱密度の最大値が高く、端部で低かった。これはアークが緊縮してその中心に電流経路が集中することで、母材表面の電子流入による加熱が増加するとともに、アークの温度上昇による対流熱伝達が増加したためであることが示唆された。そのため、熱源に狭窄ティグアークを用いて造形した場
合は、従来ティグアークで造形物が途切れた条件で連続した造形物が得られたと考えられた。これ
らの結果から、細径ワイヤを用いた積層造形では、緊縮したアーク熱源の方が適していることが示唆された。
5．GMAW/CMT-based WAAM プロセスのマルチフィジックス解析
本年度は、Gas Metal Arc Welding（GMAW）や Cold Metal Transfer（CMT）等の消耗型電極を用いる
溶接アークを熱源としたワイヤアークアディティブマニュファクチャリング（WAAM）プロセスの非定常 3 次元数理モデルを開発し、その熱源特性に関するマルチフィジックス解析を実施した。ここでは、アルミニウム合金 A5056 を材料としたプロセスを想定している。本研究では金属蒸気混入を伴うアークプラズマ形成に始まり、ワイヤ挙動、溶滴の形成・離脱・移行、溶融池の形成・凝固（造形）に至る一連の現象における熱・物質輸送プロセスを self-consistent に解析することが可能なモデ
ルを世界で初めて開発した。実験観察結果との比較を通じて解析モデルの妥当性が確認された。結果として、CMT を熱源とする場合、ワイヤ挙動に伴いアーク温度場やアーク流動場、金属蒸気濃度場は動的に激しく変化し、これらは溶融池への入熱や溶融池駆動力にも強い影響を及ぼすことが明らかになった。
（2） 研究に対する自己評価
本研究分野は、溶接・接合を中心にした材料加工プロセスのためのエネルギー制御に焦点を合わせ、特にエネルギー源として世界のものづくり産業に普及しているアーク放電を取り上げ、高精度制御を目指してアークプラズマと材料との相互作用の解明に注力してきた。大気圧アークプラズマと材料との相互作用の解明を実験観察と数値シミュレーションの両面からアプローチする本研究分
野の取り組みは、世界的に見てもユニークである。研究成果は国内外の査読付き学術論文に掲載し、社会に広く発信している。その一例として全教員による成果が Additive Manufacturing（IF: 11.0）に掲載され、他にも多くの成果が国際学術雑誌に論文として掲載された。他方、田中教授、古免講師
および田代助教は、（一社）溶接学会 溶接法研究委員会の溶接物理・技術奨励賞 1 件を受賞し、Wu
助教は国際溶接学会（IIW）の Henry Granjon Award を受賞した。また、本年度に雑誌掲載された査読付き論文数は 20 件であった。専任教員 1 人あたりに換算すると年間 5.0 件 / 人の査読付き論文を掲載したことになり、限られた教員数の中で努力したと考えている。研究予算については、民間企業との共同研究を幅広く展開するとともに、古免講師および田代助教が科学研究費補助金を獲得しており、外部資金の獲得にも積極的に取り組んできたと考えている。
4．4 教育に対する自己評価
本研究分野は世界レベルの研究活動を通じて大学院教育を実施し、溶接・接合に関する高度な知識と研究推進能力を有する研究者・技術者の育成に努力している。また国内会議での研究発表はもちろんのこと、国際会議での研究発表も積極的に行わせ、研究成果の総括力と表現力ならびにコミュ
ニケーション力の発現に努力している。具体的に、学部生または大学院生が著者または共著者となった発表件数は本年度だけでも査読付き雑誌論文 5 件、国際会議が 6 件、国内学会が 9 件ある。それ― 17 ―

らに対し 1 名の学生が溶接学会溶接法研究委員会の溶接物理・技術奨励賞を受賞し、1 名の学生が溶接学会の優秀ポスター発表賞を受賞した。
一方、工学研究科マテリアル生産科学専攻生産科学コースの協力講座として大学院講義ならびに学部講義を担当し、溶接・接合プロセスの物理現象を理解するために必要不可欠な輸送現象論といった基礎学問の習得およびプロセスの実現に必要な機器システムの専門知識習得に貢献している。さ
らに全学部に対して教育科目「学問への扉」を通じて、工学部以外の学生も含む学部 1 年生に向けたものづくり実習講義を設け、接合科学の基礎から最先端研究に渡る幅広い知識教育を行っている。
その他、ISO に準拠した IIW 溶接技術者資格認証制度に基づく、大学院修士学生向け教育課程「国際溶接技術者（IWE）コース」の運営に対して、田中教授はコース運営委員として、古免講師はコー
ス文書管理責任者補佐として尽力し、コースの第 15 期生 4 名の修了に大きく貢献した。
4．5 社会貢献に対する自己評価
本研究分野は、国内外を問わず溶接・接合に関わる多くの学協会の運営に関わり、溶接・接合の学術・技術の幅広い振興と普及、ならびに溶接技術者の育成に貢献している。特に、田中教授は、（一社）日本溶接協会溶接技能者教育委員会委員長、（一社）軽金属溶接協会アルミニウム溶接教育委員
会委員長、（一社）日本溶接協会溶接管理技術者教育委員会副委員長、など溶接分野の研究者・技術者・技能者コミュニティにおける人材育成に深く関わり、溶接教育に大きく貢献している。溶接技能者
教育では、厚生労働省の「中小企業等担い手育成事業」や「就職氷河期世代の方向けの短期資格等習得コース事業」を推進し、溶接技能教育を通じて我が国の溶接技能者の不足と雇用促進に貢献した。
国際的には田中教授は、2010 年度より就任している山東大学の博士共同指導教授、2014 年度より就任している蘭州理工大学の客座教授、さらには 2016 年度より就任している上海交通大学の重点研究室学術評価委員会外部有識者委員として中国における大学の国際的な人材育成と学術発展に貢献した。また「大阪大学接合科学研究所ベトナム溶接研究会」の初代会長として、国際産学連携共同研究を通じた将来のベトナムの科学技術人材の育成と、それに係る研究機能の向上に寄与することを目指して、国際産学共創の推進に尽力した。
古免講師は（一社）溶接学会若手会員の会の運営委員に加え、（一社）軽金属溶接協会の編集委員、（一社）溶接学会溶接法研究委員会の幹事や（一社）日本鉄鋼協会の接合・結合フォーラムの会計幹事を務め、溶接・接合分野や熱プラズマ分野の発展に貢献している。また 1 件の国際会議の現地実行委員として、2023 年 5 月の開催と運営に貢献した。田代助教は学術雑誌 Materials 誌の Manufacturing Processes and Systems 部 門 の Editorial Board Member と し て 活 動 し、 当 該 学 術 分野の発展に貢献した。これと併せて、同誌の Topical Collections「Welding and Joining Processes ofMaterials」のエディタも務めた。また、THE MALAYSIAN JOURNAL OF BIOENGINEERING ANDTECHNOLOGY（MJBET）のエディタも務めている。
4．6 接合科学共同利用・共同利用拠点に関する研究成果に対する自己評価
本研究分野では、他の研究機関より国内は 12 名、海外は 3 名の共同研究員を迎えて共同研究を実施し、本年度は 9 本の査読付き学術論文を掲載した。

― 18 ―

4．7

研究業績（1） 査読付き学術論文（1） Identification of the Dominant Factor for Droplet Ejection from the Tungsten Electrode during AC
Tungsten Inert Gas Welding by Visualisation of Electrode Phenomena
Materials, 16, 7（2023）, 2899.
K. Iida, H. Komen, M. Shigeta and M. Tanaka（2） 狭窄パルスTIG溶接によるAl/Cu異材接合界面複雑化と継手強度向上
溶接学会論文集，41, 1（2023）, 168-177.
山本 啓，柳 悠輔，伊藤 和博，古免 久弥，田中 学，村田 彰久（3） Investigation for Oxygen Transfer Mechanism During Gas Tungsten Arc Welding with Carbon DioxideGas
溶接学会論文集，41, 2（2023）, 45s-48s.
Y. Asai, H. Komen, M. Tanaka, M. Nomoto, K. Watanabe and T. Kamo
（4） Measurement of Electron Density Distribution During AC-GTA Welding in Mars-like Atmosphere by
IR Method
溶接学会論文集，41, 2（2023）, 49s-52s.
K. Aoyama, S. Shobako, T. Yamashita, T. Souma, S. Shimasaki, N. Terajima, H. Komen and M. Tanaka（5） Splashing of Tungsten-Based Anode during Arc Discharge
Sci. Rep., 13, 1（2023）, 12210.
K. Iida, H. Komen, M. Shigeta and M. Tanaka（6） 水冷銅板及び液体窒素を用いたアーク溶接の熱効率測定と影響を与える要因の考察
溶接学会論文集，41, 3（2023）, 248-256.
藤山 将士，浅井 祐輝，古免 久弥，田中 学（7） Individual Effects of Alkali Element and Wire Structure on Metal Transfer Process in Argon MetalCored Arc Welding
Materials, 16（2023）, 3053.
H. V. Bui, N. Q. Trinh, S. Tashiro, T. Suga, T. Kakizaki, K. Yamazaki, A. Lersvanichkool, A. B. Murphy
and M. Tanaka（8） Deepening the Understanding of Arc Characteristics and Metal Properties in GMAW-based WAAM
with Wire Retraction via a Multi-Physics Model
J. Manuf. Process., 97（2023）, 260-274.
W. Zhao, S. Tashiro, A. B. Murphy, M. Tanaka, X. Liu and Y. Wei（9） Numerical Investigations of Arc Plasma Characteristic Parameters Evolution and Metal Properties in
GMAW-based WAAM of Al Alloy with an Integrated Model
J. Manuf. Process., 99（2023）, 321-337.
W. Zhao, Y. Wei, S. Tashiro, M. Tanaka and A. B. Murphy（10） Numerical Investigation of the Iron and Oxygen Transport in Arc Plasma During an Activated Tungsten
Inert Gas Welding Process
Plasma Chem. Plasma Process.（2023）
X. Wang, S. Tashiro, M. Tanaka and A. B. Murphy― 19 ―

（11） Numerical Investigation of the Arc Behaviour and Air Transport during Pulsed Tungsten Inert Gas ArcBased Additive Manufacturing
Int. J. Adv. Manuf. Technol., 128（2023）, 5385-5403.
X. Wang, S. Tashiro, M. Tanaka and N. Q. Trinh（12） Numerical Analysis of Arc Physics and Energy Transfer under Circumferential Gas Constraint EffectInt. J. Heat Mass Transf., 221（2023）, 125082.
F. Jiang, X. Gao, B. Xu, G. Zhang, C. Fan, S. Tashiro, M. Tanaka and S. Chen
（13） An Investigation on Plasma-MIG Hybrid Welding Process of Thick Plate Aluminum
J. Adv. Join. Process., 9（2024）, 100188.
T. Yuji, S. Tashiro, H. Kinoshita, K. Yasui, T. Bouno, Z. Wu, D. Wu, W. Poonthong, S. A. Rahman,
S. B. Mamat and M. Tanaka（14） Interaction Mechanism of Arc, Keyhole, and Weld Pool in Keyhole Plasma ArcWelding: A Review
Materials, 17（2024）, 1348（24pp）.
S. Tashiro（15） Effects of Ceramic Material in Laser-Directed Energy Deposition of Titaniumceramic Functionally
Graded Materials
J. Mater. Process. Technol., 317（2023）, 117992-118000.
W. Zheng, D. Zhanga, D. Wu, N. Ma and P. Geng
（16） Novel Hybrid Laser Forging and Arc Additive Repairing Process for Improving Component
Performances
Int. J. Heat Mass Transf., 212（2023）, 124289-124299.
Y. Zhang, D. Wu, D. Xie, H. Wu, C. Lin, Q. Zhang, J. Ke, G. Tan, N. Ma and Y. Guo（17） Crack Suppression in Wire-Arc Directed Energy Deposition of a γ-TiAl Alloy
J. Manuf. Process., 107（2023）, 155-165.
D. Wu, J. Xin, F. Li, C. Shen, L. Wang, X. Hua, H. Lei and N. Ma（18） The Mechanism of Element Inhomogeneity in TW-DED-arc Fabricated γ-TiAl Alloy
Weld. World（2024）, 1-16.
J. Xin, F. Li, D. Wu, C. Shen, H. Komen, M. Tanaka and X. Hua（19） Influencing Mechanisms of Melt Behavior on Metal Vapor Characteristic and Columnar Grain
Formation in Wire-Arc Directed Energy Deposition of Titanium Alloy
Addit. Manuf., 82（2024）, 104029.
X. Xiao, D. Wu, H. Komen, L. Meng, W. Zhang, P. Zhao, S. Tashiro, A. B. Murphy and M. Tanaka（20） A Comparative Study on Microstructure and Mechanical Properties of Wire-Arc Directed Energy
Deposited Al-Zn-Mg-Cu Alloy Based on the Cold Metal Transfer Technology
J. Mater. Res. Technol-JMRT, 30（2024）, 397-415.
Y. Wang, J. Chen, M. Chen, H. Su, R. Zong, D. Wu, H. Komen, M. Tanaka and C. Wu（7） 国際会議発表（1） Experimental Investigation of Droplet Ejection Phenomena in AC Gas Tungsten Arc Welding
25th Int. Symp. on Plasma Chemistry（ISPC25）（2023.5.21-26）
H. Komen, K. Iida, M. Shigeta and M. Tanaka― 20 ―

（2） Experimental Study of Oxygen Absorption Behavior in Gas Tungsten Arc Using Carbon Dioxide
25th Int. Symp. on Plasma Chemistry（ISPC25）（2023.5.21-26）
Y. Asai, H. Komen, M. Tanaka, M. Nomoto, K. Watanabe and T. Kamo
（3） Three-dimensional Numerical Simulation of TIG Welding with External Magnetic Field
25th Int. Symp. on Plasma Chemistry（ISPC25）（2023.5.21-26）
Y. Kobayashi, H. Komen, S. Matsuda and M. Tanaka（4） Dynamic Keyhole Behaviors in Laser Processing of a Medium-Entropy Alloy
IIW Annual Assembly, 2023（2023.7.16-19）
D. Wu, H. Komen, M. Tanaka, N. Ma, Z. Li, Y. Li, Y. Ye and T. Sun（5） Multi-physical Modelling of Element Inhomogeneity Phenomenon in TW-DED-Arc Fabricated γ-TiAl
Alloy
IIW Annual Assembly, 2023（2023.7.16-19）
J. Xin, D. Wu, C. Shen, H. Komen, M. Tanaka, X. Hua and F. Li（6） Three-Dimensional Simulation of Molten Metal Behavior in Wire Arc Additive Manufacturing Process
Using Rotary Torch by Particle Method
IIW Annual Assembly, 2023（2023.7.16-19）
H. Komen, M. Tanaka, S. Kanemaru, S. Nomoto, K. Wada, T. Sasaki and E. Tabata（7） Three-dimensional Numerical Simulation of Slag Formation and Transfer Processes in Metal Active
Gas Welding Using Incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics Method
Particles 2023, Milan（2023.10.9-11）
H. Komen, T. Fukazawa, M. Shigeta, M. Tanaka, T. Yamada, N. Saito and M. Fukahori（8） Three-Dimensional SPH Simulation for Lava Flow Phenomena
Particles 2023, Milan（2023.10.9-11）
S. Tomita, J. Yoshikawa, M. Sugimoto, H. Komen and M. Shigeta（9） Effect of Cathode Spot Distribution on Molten Metal Behavior in Metal Inert Gas Welding
Kyoto (2023.12.11-16)
K. Aoyama, H. Komen, M. Tanaka, K. Konishi, K. Taniguchi and S. Igi（10） Experimental Measurement of Heat Amount of Tungsten Electrode in GTA Welding
Kyoto (2023.12.11-16)
Y. Asai, H. Komen, M. Tanaka, M. Nomoto, K. Watanabe and T. Kamo（11） Investigation of Meandering Bead Formation Process in MIG Welding
IIW Commission I, IV, XII Intermediate Meeting, Cambridge (2024.3.4)
K. Aoyama, H. Komen, M. Tanaka, K. Konishi, K. Taniguchi and S. Igi（12） Elucidation of Droplet Detachment Mechanism in Metal-Cored Arc Welding
IIW Annual Assembly, 2023, Singapore (2023.7.16-21)
S. Tashiro, N. Q. Trinh, T. Suga, T. Kakizaki, K. Yamazaki, A. B. Murphy, A. Lersvanichkool, H. V. Bui
and M. Tanaka（13） Study on the Active Control of Variable Polarity Plasma Arc Welding Process Based on the
Characterizable Parameters of the Molten Pool
IIW Annual Assembly, 2023, Singapore (2023.7.16-21)
J. Liu, F. Jiang, S. Chen, S. Tashiro and M. Tanaka― 21 ―

（14） Elucidation of Arc Coupling Mechanism in Plasma-MIG Hybrid Welding Process throughSpectroscopic Measurement of 3D Distributions of Plasma Temperature and Iron Vapor Concentration
7th Asia-Pacific Conf. on Plasma Physics（2023.11.12-17）
S. Tashiro, K. Ishida, K. Nomura, D. Wu and M. Tanaka（8） 国内学会発表（1） IR法を用いた疑似火星大気中における交流GTAの電子密度分布計測システムの改良（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会（2023.9.13-15）
梶井 皓太，福家 育実，正箱 信一郎，寺嶋 昇，山下 智彦，田中 学，古免 久弥（2） ラングミュアプローブ法を用いた疑似火星大気中での直流GTAの測定（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会（2023.9.13-15）
福家 育実，梶井 皓太，正箱 信一郎，寺嶋 昇，山下 智彦，田中 学，古免 久弥（3） ガスメタルアーク溶接における陰極点挙動が溶滴移行現象におよぼす影響（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会（2023.9.13-15）
青山 海斐，古免 久弥，田中 学，小西 恭平，谷口 公一，伊木 聡（4） ガスメタルアーク溶接における溶融池へのシールドガス巻込み過程の粒子法シミュレーション（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会（2023.9.13-15）
三輪 真聖，古免 久弥，田中 学，田辺 祥大，松尾 優太朗，兵間 賢吾，猪瀬 幸太郎（5） ティグトーチと細径ワイヤを用いたWAAM中のアーク現象の観察（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会（2023.9.13-15）
重松 咲季，古免 久弥，田中 学（6） ティグ溶接の現象解明に関する最新の動向（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会（2023.9.13-15）
古免 久弥（7） ティグ溶接中のタングステン電極保有熱量の実験的計測（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会（2023.9.13-15）
浅井 祐輝，古免 久弥，田中 学，野元 将志，渡邊 耕太郎，加茂 孝浩（8） 外部磁場がティグ溶接の溶込みに及ぼす影響（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会（2023.9.13-15）
松田 昇一，棚原 靖，古免 久弥，小林 裕生，田中 学（9） 外部磁場を付与したティグ溶接現象のシミュレーション（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会（2023.9.13-15）
小林 裕生，古免 久弥，松田 昇一，田中 学（10） ティグ溶接中にタングステン電極に輸送される熱量の実験的計測（一社）日本鉄鋼協会第186回秋季講演大会（2023.9.20-22）
浅井 祐輝，古免 久弥，田中 学，野元 将志，渡邊 耕太郎，加茂 孝浩（11） ミグ溶接における陰極点挙動が溶滴移行現象におよぼす影響（一社）日本鉄鋼協会第186回秋季講演大会（2023.9.20-22）
青山 海斐，古免 久弥，田中 学，小西 恭平，谷口 公一，伊木 聡― 22 ―

（12） 回転ティグトーチを用いたWAAMプロセスの粒子法シミュレーション（一社）スマートプロセス学会 2023年度学術講演会，大阪（2023.11.10）
古免 久弥，田中 学，金丸 周平，野本 宗一郎，和田 勝則，佐々木 智章，多畑 英治（13） 外部磁場を付与したティグ溶接の数値計算（一社）スマートプロセス学会 2023年度学術講演会，大阪（2023.11.10）
小林 裕生，古免 久弥，松田 昇一，田中 学（14） Analysis of Molten Metal Mass Transfer Mechanisms in Variable Polarity Plasma Arc Welding of
Aluminum Alloys（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会（2023.9.13-15）
J. Liu, S. Tashiro, F. Jiang, S. Chen and M. Tanaka（15） 高張力鋼のPlasma-GMA溶接におけるシールドガス中の酸素が溶接性に及ぼす影響（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会（2023.9.13-15）
田代 真一，N. Q. Trinh，菅 哲男，田中 学，山岡 弘人，猪瀬 幸太郎，渡辺 康介，兵間 賢吾，
田辺 祥大，H. V. Bui（10） 国内会議講演（1） 溶接技術の基本
HPI技術セミナー「圧力設備の材料，設計，施工，維持管理の基礎」，オンライン（2023.6.15-16）
田中 学（2） 溶接法基礎論
2023年度溶接工学夏季大学，オンライン（2023.7.24-8.7）
田中 学（11） 解説・総説（1） アーク及びティグ溶接
溶接学会誌，92, 3（2023）, 174-187.
田中 学（2） 溶接技術の基本
圧力設備の材料，設計，施工，維持管理の基礎（2023）, 179-220.
田中 学（3） 溶接法基礎論
2023年度溶接工学夏季大学教材（2023）, 1-28.
田中 学（4） Ⅰ溶接法研究委員会−新溶接アーク現象のその先へ−
溶接学会誌，92, 5（2023）, 309-319.
荻野 陽輔，野村 和史，古免 久弥，北野 萌一，田中 学（5） 溶接品質向上に向けたアーク溶接現象の可視化
溶接技術，72（2024）
古免 久弥，田中 学― 23 ―

（6） ガスメタルアーク溶接においてシールドガス組成がヒューム生成プロセスに及ぼす影響の数
値解析
軽金属溶接，62, 3（2024）, 133-140.
田代 真一（15） 受賞（1） 溶接物理・技術奨励賞（一社）溶接学会 溶接法研究委員会（2023.08.09）
飯田 健太（M2），古免 久弥，茂田 正哉，田中 学（2） 優秀ポスター発表賞（一社）溶接学会（2023.12.21）
三輪 真聖（B4）（3） 溶接物理・技術奨励賞（一社）溶接学会 溶接法研究委員会（2023.08.08）
木坂 有治，三木 聡史，木村 文映，田代 真一，田中 学，小澤 俊平，周防 友音（4） IIW 2023 Henry Granjon Award
国際溶接学会（IIW）（2023.07.16）
D. Wu（17） 外部資金（単位：千円）

科学研究費補助金（1） 若手研究

安定したキーホールと溶融池の形成を達成するデ
ジタルツイン溶接制御システムの開発

古免

久弥

3,510

（2） 基盤C

厚鋼板の安定な低入熱1パス溶接のための高性能
プラズマミグハイブリッド溶接法の開発

田代

真一

780

（1）

ダイヘン溶接・接合協働研究所

田中

学

2,000

（2）

日本製鉄ものづくり未来協働研究所

田中

学

2,000

（3）

電流遮断機動作時のアーク発生機構の解析

田中

学

1,223

（4）

慣性を利用した溶滴移行現象に関する研究

田中

学

1,950

（5）

ショートアークランプの現象可視化に関する研究

田中

学

260

（6）

ブローホールの発生メカニズムに関する研究

田中

学

1,100

（7）

放電ランプおよびランプ電極材料の評価に関する
研究

田中

学

271

（8）

溶融池表面に作用する圧力の測定に関する研究

田中

学

1,300

民間等との共同研究― 24 ―

（9）放電ランプおよびランプ電極材料の評価に関する
研究

田中

学

1,000

（10）

開閉器のアークルート挙動メカニズム解明のための解析技術に関する研究

田中

学

2,600

（11）

JFEウエルディング協働研究所

古免

久弥

1,500

古免

久弥

550

（1）

田中

学

740

（2）

田中

学

1,111

（3）

古免

久弥

1,000

学術相談
（1）
奨学寄附金

4．8

教育

氏名：田中

学

（1） 大学院等講義科目（1） マテリアル生産科学専攻

溶接プロセス学特論（2） 応用理工学科

生産機器工学 I（3） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「3 次元プ
リンタを用いたものづくり〜遠くまで多量に飛ばす散水ポンプのノズルの設計と製造〜」）（4） 修士論文（1） マテリアル生産科学専攻
生産科学コース，青山 海斐

ミグ溶接における蛇行ビード形成機構の解明（2） マテリアル生産科学専攻
生産科学コース，浅井 祐輝

アーク溶接中の電極熱輸送に関する基礎的研究（5） 卒業論文（1） 応用理工学科マテリアル生産科学科目
生産科学コース，重松 咲季

三次元積層造形法に適したアーク熱源の開発に関する研究（2） 応用理工学科マテリアル生産科学科目
生産科学コース，三輪 真聖

溶滴移行を起源とした溶融池内の気泡形成過程の粒子法シミュレーション― 25 ―

氏名：古免久弥（1） 大学院等講義科目（1） マテリアル生産科学専攻

溶接プロセス学特論（2） 応用理工学科

生産機器工学 I（3） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「3 次元プ
リンタを用いたものづくり〜遠くまで多量に飛ばす散水ポンプのノズルの設計と製造〜」）

4．9

社会貢献

氏名：田中

学

（1） 学会役員（1） （一社）スマートプロセス学会

会長（2） （一社）軽金属溶接協会

理事（3） （一社）軽金属溶接協会

編集委員会 委員長

（4） （一社）軽金属溶接協会

アルミニウム溶接教育委員会（5） （一社）電気学会

論文委員会 委員

（6） （一社）日本鉄鋼協会

接合・結合フォーラム 委員（7） （一社）日本溶接協会

理事（8） （一社）日本溶接協会

溶接技能者教育委員会（9） （一社）日本溶接協会

溶接管理技術者教育委員会 副委員長

（10）（一社）日本溶接協会

電気溶接機部会技術委員会（11）（一社）日本溶接協会

IIW 資格日本認証機構特認コース小委員会
委員長（12）（一社）日本溶接協会

IIW 資格日本認証機構 J-ANB 管理委員会 委員（13）（一社）日本溶接協会

メールマガジン編集委員会 委員（14）（一社）日本溶接協会

国際活動委員会（15）（一社）日本溶接協会

溶接・接合技術総論 改訂編集委員会― 26 ―

委員長

委員長

副委員長

委員
委員

（16）（一社）日本溶接協会

溶接情報センター委員会 委員（17）（一社）日本溶接協会 日本溶接会議

理事（18）（一社）日本溶接協会 日本溶接会議

共同企画委員会（19）（一社）日本溶接協会、産報出版

2024 国際ウエルディングショー運営委員会
委員長（20）（一社）溶接学会

副会長（21）（一社）溶接学会

関西支部（22）（一社）溶接学会

溶接法研究委員会 委員長（23）（一社）溶接学会

論文査読・審査委員会 副委員長

（24）（一社）溶接学会

企画委員会 委員

（25）（一社）溶接学会

溶接教育委員会 委員（26）（一社）溶接学会

研究推進部会 委員（27） IIW（国際溶接学会）

理事（28） IIW（国際溶接学会）

Commission XII Sub-commission F 委員長

委員

支部長

（2） 国際会議委員（1） 25th International Symposium on Plasma
Chemistry（ISPC25）

Local Organizing Committee（2） 4th International Symposium on ComputerAided Welding Engineering and Additive
Manufacturing（CAWE-AM 2024）

International Advisory Committee（3） 他大学等での非常勤講師（1） 東北大学大学院工学研究科（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） （一財）近畿高エネルギー加工技術研究所

副理事長（2） （一財）発電設備技術検査協会

確性試験委員会 委員（3） （公社）溶接接合工学振興会

評議員（4） （公社）溶接接合工学振興会

企画委員会 委員

― 27 ―

（5） 国立研究開発法人産業技術総合研究所

HCMI コンソーシアム 溶接技能伝承研究会
委員（6） 山東大学（中国，済南市）

博士共同指導教授（7） 上海交通大学（中国，上海市）

重点研究室学術評価委員会（8） 蘭州理工大学（中国，蘭州市）

客座教授

氏名：古免

委員

久弥

（1） 学会役員（1） （一社）スマートプロセス学会

学術企画運営委員会

委員（2） （一社）軽金属溶接協会

編集委員会（3） （一社）軽金属溶接協会

ロードマップ WG（4） （一社）日本鉄鋼協会

会計幹事（5） （一社）溶接学会

溶接法研究委員会（6） （一社）溶接学会

編集委員会（7） （一社）溶接学会

2022・2023 年度 若手会員の会 運営委員

委員
委員

幹事

委員

（2） 国際会議委員（1） 25th International Symposium on Plasma
Chemistry（ISPC25）

Local Organizing Committee（2） 4th International Symposium on
Computer-Aided Welding
Engineering and Additive
Manufacturing（CAWE-AM 2024）

International Advisory Committee（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） 文部科学省 / 科学技術・学術政策研究
所 科学技術予測・政策基盤調査研究セ
ンター
氏名：田代

専門調査員

真一

（1） 学会役員（1） THE MALAYSIAN JOURNAL
OF BIOENGINEERING ANDTECHNOLOGY（MJBET）

Editor― 28 ―

（2） 国際論文誌 Materials

Editorial Board Member（3） 国際論文誌 Materials

Editor

4．10

全国共同利用に関する研究（1） 令和 5 年度共同研究員と研究テーマ
氏名：田中

学

一般公募研究課題（1） 正箱信一郎

香川高等専門学校
機械電子工学科

疑似火星大気中におけるアーク放電の計測（2） 野村和史

大阪大学大学院
工学研究科
マテリアル生産科学専攻

高速度ビデオカメラを用いた3次元分光シ
ステムによるアーク温度計測（3） 田中慶吾（地独）大阪産業技術研究所
和泉センター
加工成形研究部

ティグアーク放電中の電極表面に生じる酸化物濃化領域の調査（4） 茂田正哉

東北大学／大学院／工学研
究科

アーク溶接システムを応用した溶融金属流現象の解明（5） 杉本真

東北大学大学院工学研究科

アーク溶接システムを応用した溶融金属流現象の解明（6） 富田慎吾

東北大学大学院工学研究科

アーク溶接システムを応用した溶融金属流現象の解明（7） 鶴見俊介

東北大学大学院工学研究科

アーク溶接システムを応用した溶融金属流現象の解明（8） 岸本陽介

東北大学大学院工学研究科

アーク溶接システムを応用した溶融金属流現象の解明（9） 兒玉直人

名古屋大学

固体を用いたアーク限流遮断過程における
アーク組成の実験的推定（10） 中村哉太

名古屋大学

固体を用いたアーク限流遮断過程における
アーク組成の実験的推定（11） 竹中湧名古屋大学

固体を用いたアーク限流遮断過程における
アーク組成の実験的推定（12） 松田昇一

琉球大学/工学部/工学科エ
ネルギー環境工学コース

磁場を用いたTIG溶接の溶け込みメカニズ
ムの解明に関する研究（継続）― 29 ―

氏名：古免久弥

先導的重点課題［電磁熱流体制御を用いた高精細ワイヤアーク積層造形システムの開発（FS 型）］（地独）
大阪産業技術研究所
和泉センター
加工成形研究部

電磁熱流体制御を用いた高精細ワイヤアー
ク積層造形システムの開発（1） Wang Xinxin

Chongqing University ofTechnology

Arc properties in binary gas mixture with metal
vapor in arc welding（2） Liu Jingbo

Beijing University ofTechnology / Faculty ofMaterials and Manufacturing /Engineering Research Centerof Advanced Manufacturing
Technology for Automotive
Components Ministry of
Education

On-line monitoring and forming control of space
weld with variable polarity plasma arc welding（3） Zhao Wenyong

Nanjing university ofaeronautics and astronautics /College of materials scienceand technology

Modeling and Simulation of Heat transfer, Fluid
flow and Geometric morphology in MIG-based
Wire Arc Additive Manufacturing（1） 田中

慶吾

氏名：田代

真一

国際共同研究（2） 共同研究員との共著論文件数（査読付き学術論文，国際会議論文）（1） 合計9― 30 ―

接合プロセス研究部門
エネルギー変換機構学分野

接合プロセス研究部門
エネルギー変換機構学分野
4．1 研究概要
本研究分野では、材料加工プロセスに介在する加工エネルギー源（プラズマ、粒子ビーム）から材料へのエネルギー変換ならびにエネルギー付与に伴う相互作用機序に関する研究を基軸に据えて、材料表界面の高機能化と高度制御に向けた基礎学理を追求すると共に、先進的な加工エネルギー源ならびにプロセス制御法の創成と診断評価を通じて、接合科学の高度化に資する基礎研究および応用技術開発ならびに人材育成を行っている。特に、次世代の科学・技術フロンティアを支える先進的表界面加工プロセスの創成を目指し、1）加工エネルギー源と材料との相互作用に関する機序解
明を通じて、2）エネルギー変換・付与過程に着目した先進的材料加工プロセスの研究開発に加えて、3）プロセスの高度制御に有効な新しい加工エネルギー源の開発と応用に関する研究を展開している。
独自のプラズマ生成・制御技術に基づき、次世代の平面ディスプレーならびに太陽電池をはじめとするメートル級の大面積プロセスへの応用を念頭に置いて、低温かつ低ダメージでの高品位材料
プロセスの実現に資する先進的な表界面制御に関する研究開発を推進している。また、プラズマ生成・制御に関する基礎的知見を大気圧非平衡プラズマに展開し、科学研究費補助金・新学術領域研究「プラズマ医療科学の創成」の計画研究で培った放電制御技術に加えて、有機材料とプラズマとの相互作用に関する知見を礎に、有機−金属異種材料接合への応用に向けて、材料表界面の高度制
御と高強度な接合技術の開発に資する研究を展開している。加えて、プラズマプロセスを駆使した
ナノ構造制御機能材創成、さらには脱炭素社会の実現に向けたプラズマ触媒反応系に関する研究に挑んでいる。
これらの一見多岐に亘る研究内容に共通するテーマは、「表界面制御の高度化による材料プロセ
スの低温化と高品位化」に立脚しており、熱平衡状態では高温を要する材料プロセスを低温の材料上で実現するための新しい加工エネルギー発生・制御技術の開拓に集約される。
4．2 研究課題
1．プラズマ−材料相互作用の解明と先進的な表界面制御プロセスの開発
2．新しいプラズマ源、粒子ビーム源ならびに高度プロセス技術の開発
3．大面積・低ダメージ・高密度プラズマ源と先進的プロセス制御技術の開発
4．高品質酸化物半導体薄膜ならびに薄膜デバイスの低温形成に関する研究
5．大気圧非平衡プラズマを用いた有機−金属異種材料接合技術の開発
6．脱炭素社会の実現に向けた先進的プラズマ触媒反応系の開発
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．高密度プラズマ支援反応性プロセスによる次世代酸化物半導体薄膜の低温形成
酸化物半導体は、透明かつ高速動作が可能な薄膜トランジスタへの応用をはじめ次世代の機能性材料として期待されているが、現状のデバイス製造においては高温のアニールプロセスが不可欠であることから、使用可能な基板材料に制約があり、次世代のフレキシブルデバイス創成に向けた技
術展開には、有機材料をはじめとするフレキシブルな材料基板上に、高品質の薄膜トランジスタを低温で形成することが可能な新たなプロセス技術の開発が不可欠である。加えて、デバイスの安定性を根本的に改善する観点から、従来とは異なる新たな酸化物半導体材料の開発も望まれている。
本年度は、新たな制御性を付加した次世代のデバイス形成プロセス技術の創成を目指して、スパッ― 31 ―

タ放電に高周波誘導結合型プラズマを重畳した高密度プラズマ支援スパッタ製膜プロセスによる酸化物半導体薄膜の形成プロセスにおいて、ターゲット電圧パルス波形制御に着目した研究を精力的に推進した。その結果、ターゲット電圧パルス波形制御を加味した新たなプロセスを導入すること
により、酸化物薄膜の膜密度をはじめとする特性制御に資することが示唆された。さらに、従来とは異なる新たなワイドギャップ酸化物半導体に関する研究も推進し、導電性制御をはじめとするプ
ロセス制御因子の解明を実施した。
本研究の一部は、科学研究費助成事業（科学研究費補助金）基盤研究（B）を受けて実施したものである。
2．大気圧非平衡プラズマ源を用いた有機−金属異種材料接合技術の開発
本研究では、科学研究費補助金・新学術領域研究「プラズマ医療科学の創成」の計画研究「高度時空間制御による生体適合放電生成の基盤確立と革新的医療プラズマ源の創成（研究代表者：節原）」を通じて開発した新たな高周波励起型大気圧高密度非平衡プラズマジェットに関する特許【特許第6991543 号、令和 3 年 12 月 10 日、発明者：節原、内田、竹中】と接合技術に関する特許【特許第7239134 号、登録日：令和 5 年 3 月 6 日、発明者：内田、節原、竹中】を礎に、有機材料と金属との異材接合の研究を精力的に推進している。特に、様々な産業分野において、従来の熱プロセスを凌駕する接合強度を実現することが期待されている。
これまで実施してきた有機材料と金属の異種材料の直接接合に関する研究に加えて、本年度は、有機材料と金属の異種材料接着技術（接着剤を併用した接合）に関する研究を推進した。当研究室で開発した大気圧非平衡プラズマジェットを用いたプロセス開発と接合メカニズムの解明に関する研究を推進し、難接着材料である炭化水素に対しプラズマ処理を施すことにより、格段に高い接合強度を実現可能であることを明らかにした。
本研究の一部は、科学技術振興機構・研究成果展開事業・研究成果最適展開支援プログラム（A-STEP）トライアウトを受けて実施したものである。
3．微小液滴を用いたプラズマ支援による 3 次元ナノ構造酸化亜鉛薄膜形成技術の確立
本研究では、フレキシブルデバイスの高性能化・高機能化技術、また革新的なフレキシブルデバ
イス創製技術の実現に向けた技術開発を念頭に、微小液滴を用いたプラズマ支援による 3 次元ナノ構造酸化亜鉛薄膜形成技術の開発を行っている。
本年度も、昨年度に引き続いて、ミストを含有するプラズマについて光学的手法を用いた診断を行い、プラズマ中の液滴から微粒子を形成する過程を明らかにすべく研究を推進した。実験結果と、液滴のプラズマ中での振る舞いの数値計算の結果から、プラズマ中での液滴を原料とした酸化亜鉛
微粒子形成に、液滴の初期のサイズが形成される微粒子の形状に影響を与えていることを示唆する結果を得た。
本研究は、本年度に交付された科学研究費助成事業（科学研究費補助金）基盤研究（C）を受けて実施したものである。
4．脱炭素社会の実現に向けた先進的プラズマ触媒反応系の開発
持続可能な脱炭素社会の実現に向けて、二酸化炭素のメタン化（メタネーション）技術の確立が切望されている。プラズマと触媒を組み合わせた手法（プラズマ触媒）は、より低温でのプロセスが可能であり、高効率、高安定なメタネーションプロセスを実現可能であることから大いに注目されている。しかし、プラズマ触媒の反応機構は非常に複雑であり、現状では未解明な点が多く、最適な条件や装置設計が不明瞭であることが課題である。
このため、本研究では、プラズマ触媒反応系を用いたメタネーションの反応機構の解明に向けた― 32 ―

基礎研究を推進している。発光分光や 0 次元プラズマシミュレーションによって実験的、かつ数値的に反応機構を予測、最適化指針の構築を目指している。
本年度は、高周波誘導結合型プラズマ装置を用いたメタネーションにおいて、メタネーション効率を増加させるプラズマ条件や、反応に寄与するラジカルの考察に焦点を当て、研究を行った。その結果、発光分光によって測定した振動温度がメタネーション効率と関係があること、さらにはモ
レキュラーシーブを用いた酸素原子吸着によって逆反応速度が低下し、メタン収率が向上すること等を明らかにした。
（2） 研究に対する自己評価① 研究の独自性
本研究分野では、材料加工プロセスに介在する加工エネルギー源（プラズマ、粒子ビーム）から材料へのエネルギー変換ならびにエネルギー付与に伴う相互作用機序に関する研究を基軸に据えて、材料表界面の高機能化と高度制御に向けた基礎学理を追求すると共に、先進的な加工エネルギー源ならびにプロセス制御法の創成と診断評価を通じて、接合科学の高度化に資する基礎研究および応用技術開発ならびに人材育成を行っている。
特に、接合科学の高度化に資する基礎研究を通じて、次世代の科学・技術フロンティアを支える
先進的な表界面加工プロセスの創成を目指し、1）加工エネルギー源と物質との相互作用に関する機構解明の研究を通じて、2）物質へのエネルギー変換・付与過程に着目した先進的材料加工プロセスの研究開発に加えて、3）プロセスの高精度制御に有効な新しい加工エネルギー源の開発と応用に関する研究を展開している。
本研究分野での研究アプローチは、既製の従来装置を用いた材料開発あるいはプロセス開発ではなく、装置で決まる従来プロセスでの境界条件（限界）を打破し、既存の装置では実現できないプ
ロセス条件や新たな制御性を追求することを志向しており、その点において実際に得られた成果の意義があるものと考えている。
本研究分野での表界面制御に関する研究では、機能性デバイス形成プロセスの開発に向けて、内外で提案されていないオリジナリティーを重視した研究アプローチを採っている。特に、低圧におけるプラズマプロセス技術（低ダメージかつ高密度のプラズマ生成・制御技術）に加えて、大気圧における非平衡プラズマジェットの生成・制御技術については、世界的なオリジナリティーを誇る
独自の研究成果であり、これらを基盤として有機材料の表面制御や異種材料接合をはじめとする応
用研究に展開することにより、独自性の高い技術開発を推進している。
②

研究レベル
研究成果については、招待講演（国際会議：3 件）の発表を行い、内外において評価されているものと考える。さらに、学術誌への成果発表では、Journal of Manufacturing Processes 誌（impact factor= 6.2）や International Journal of Advanced Manufacturing Technology 誌にオープンアクセス論文として掲載された。
③

研究成果の社会への貢献
研究成果の内、プラズマプロセスならびに半導体関連の研究については、研究成果の実用化に向けた研究開発や製品化に向けて、産学連携による社会貢献が図られているものと考える。また、大気圧プラズマ源の開発と応用に関する研究では、本学継承の知財として、前年度までにプラズマ源
に関する特許と異種材料接合に関する特許が登録されており、これらを礎として産学連携による製品開発に向けた今後の展開が期待される。

― 33 ―

④

研究予算
外部資金として、プラズマならびにプロセス関連の研究（節原）については、科学研究費助成事
業（科学研究費補助金）基盤研究（B）の研究経費を受けている。また、科学研究費助成事業（学術
研究助成基金助成金）基盤研究（C）（竹中）ならびに科学技術振興機構・研究成果展開事業・研究
成果最適展開支援プログラム（A-STEP）トライアウト（竹中）を受けている。6 大学 6 研究所連携プ
ロジェクトに参画し、連携研究を精力的に実施した。
4．4 教育に対する自己評価
本研究分野は、本学大学院工学研究科マテリアル生産科学専攻における大学院教育を兼担しており、「材料電磁プロセス学」（節原、竹中）の講義を担当すると共に、大学院学生の研究指導を行っている。さらに、学部の教育では学問への扉（マチカネゼミ）での講義と実習を担当した。また、
大阪大学エマージングサイエンスデザイン R³ センターの兼任教授（節原）として、学内での活動にも貢献している。
4．5 社会貢献に対する自己評価① 国内外での学会等活動：学協会での理事、評議員等を歴任している。
②

産学連携：民間企業への知見提供等を通じて、産学連携を推進している。

③ 国際貢献：複数の国際会議において、組織委員等を歴任している。さらに、European Joint
Committee on Plasma and Ion Surface Engineering（EJC/PISE）の Associate Member（節原）をはじめ国際連携に関わる中長期的戦略の企画立案にも携わっている。
④ その他社会貢献：日本学術振興会の産学協力研究委員会委員（プラズマ材料科学第 153 委員会）
ならびに大学改革支援・学位授与機構の委員として社会貢献を図っている。また、6 大学 6 研究所
連携プロジェクトでは、教育研究組織整備事業「6 大学 6 研究所間連携研究組織（コア出島・マルチ出島）の整備」（令和 4 年度〜令和 9 年度）の概算要求に当たり、概算要求書の作成と文部科学省との折衝を行い、予算獲得と運営に貢献した。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
高密度プラズマの応用技術開発とプロセス制御に不可欠な基礎学理の追求と新しいプロセス創出を目指して、精力的な共同研究を実施している。

― 34 ―

4．7

研究業績（1） 査読付き学術論文（1） Analysis of Residual Oxygen during A-IGZO Thin Film Formation by Plasma-Assisted Reactive
Sputtering Using a Stable Isotope
Vacuum, 215（2023）, 112227/1-112227/6.
K. Takenaka, M. Endo, H. Hirayama, S. Toko, G. Uchida, A. Ebe and Y. Setsuhara（2） Analysis of Oxygen-Based Species Introduced during Plasma Assisted Reactive Processing of A-IGZO
Films
Jpn. J. Appl. Phys., 62（2023）, SL1018/1-SL1018/5.
K. Takenaka, H. Hirayama, M. Endo, S. Toko, G. Uchida, A. Ebe and Y. Setsuhara（3） Direct Bonding of Stainless Steel and PEEK Using Non-thermal Atmospheric Pressure Plasma-assisted
Joining Technology
J. Manuf. Process., 105（2023）, 276-281.
K. Takenaka, A. Jinda, S. Nakamoto, S. Toko, G. Uchida and Y. Setsuhara（4） Improving Bonding Strength by Non-Thermal Atmospheric Pressure Plasma-Assisted Technology for
A5052/PEEK Direct Joining
Int. J. Adv. Manuf. Technol., 130（2024）, 903-913.
K. Takenaka, A. Jinda, S. Nakamoto, R. Koyari, S. Toko, G. Uchida and Y. Setsuhara（5） Influence of Pre-Treatment Using Non-Thermal Atmospheric Pressure Plasma Jet on Aluminum Alloy
A1050 to PEEK Direct Joining with Hot-Pressing Process
Int. J. Adv. Manuf. Technol., 130（2024）, 1925-1933.
K. Takenaka, A. Jinda, S. Nakamoto, R. Koyari, S. Toko, G. Uchida and Y. Setsuhara（6） Stability and gap states of amorphous In-Ga-Zn-Ox thin film transistors: Impact of sputtering
configuration and post-annealing on device performanceThin Solid Films, 790（2024）, 140203/1-140203/8.
K. Takenaka, S. Nunomura, Y. Hayashi, H. Komatsu, S. Toko, H. Tampo and Y. Setsuhara（7） Optical Emission Spectroscopy Study in CO2 Methanation with Plasma
Jpn. J. Appl. Phys., 62（2023）, SI1008.
S. Toko, T. Haseagawa, T. Okumura, K. Kamataki, K. Takenaka, K. Koga, M. Shiratani
and Y. Setsuhara（8） Contribution of Active Species Generated in Plasma to CO2 Methanation
Jpn. J. Appl. Phys., 62（2023）, SL1023.
S. Toko, T. Haseagawa, T. Okumura, K. Kamataki, K. Takenaka, K. Koga, M. Shiratani
and Y. Setsuhara（9） Improving the Efficiency of Sabatier Reaction through H2O Removal with Low-Pressure Plasma
Catalysis
Jpn. J. Appl. Phys., 62（2023）, SL1028.
T. Hasegawa, S. Toko, K. Kamataki, K. Koga and M. Shiratani（10） プラズマ触媒作用を用いた二酸化炭素還元反応の促進に関する基礎研究
スマートプロセス学会誌，13, 1（2023）, 31-36.
都甲 将，奥村 賢直，鎌滝 晋礼，竹中 弘祐，古閑 一憲，白谷 正治，節原 裕一― 35 ―

（11） Improving the Efficiency of CO2 Methanation Using a Combination of Plasma and Molecular Sieves
Results in Surf. Interfaces, In Press（2024）
S. Toko, T. Okumura, K. Kamataki, K. Takenaka, K. Koga, M. Shiratani and Y. Setsuhara（7） 国際会議発表（1） Synergistic Effects of Molecular Sieves and Plasma for CO2 Methanation
The 3rd Int. Symp. on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture（DEJI2MA-3）, International Conference Center, Waseda University, Tokyo, Japan（2023.10.20）
Y. Setsuhara, S. Toko, K. Takenaka and M. Hattori（2） Formation of Ga-based Amorphous Oxide Thin Film Transistors Using Plasma-Assisted Reactive
Processes
25th Int. Symp. on Plasma Chemistry（ISPC25）, Miyako Messe, Kyoto, Japan（2023.5.21-26）
K. Takenaka, H. Komatsu, S. Toko, A. Ebe and Y. Setsuhara（3） Development of Plasma Processing Technology for Low-temperature Formation of High Quality
Functional Thin Films
The 3rd Int. Symp. on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture（DEJI2MA-3）, International Conference Center, Waseda University, Tokyo, Japan（2023.10.20）
K. Takenaka, S. Toko, Y. Setsuhara, K. Ide and T. Kamiya（4） Fabrication of Amorphous Gallium Oxide Thin Film Transistors by Plasma-Assisted Reactive Processes
The 44th Int. Symp. on Dry Process（DPS2023）, Winc Aichi, Nagoya, Japan（2023.11.21-22）
K. Takenaka, T. Komatsu, S. Toko and Y. Setsuhara（5） Non-thermal Atmospheric Pressure Plasma Technology for Advanced Dissimilar-Materials Joining:
Enhancing Metal Joining with Organic Materials
MRM2023/IUMRS-ICA2023, Kyoto International Conference Center, Kyoto, Japan（2023.12.11-16）
K. Takenaka, R. Machida, T. Bono, A. Jinda, S. Nakamoto, R. Koyari, S. Toko, G. Uchida
and Y. Setsuhara（6） Formation of Amorphous Gallium Oxide Thin Film Transistors Using Plasma-Assisted Reactive
Processes
16th Int. Symp. on Adv. Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials（ISPlasma2024）/ 17th Int. Conf. on Plasma Nano Technology & Science（IC-PLANTS 2024）, 13th Asia-PacificInt. Symp. on the Basics and Applications of Plasma Technology（APSPT-13）, Nagoya University,
Nagoya, Japan（2024.3.3-7）
K. Takenaka, H. Komatsu, K. Ota, S. Toko, K. Ide, T. Kamiya and Y. Setsuhara（7） Plasma-assisted Mist Chemical Vapor Deposition for Formation of 3D Nanostructured Oxide Thin
Films
16th Int. Symp. on Adv. Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials（ISPlasma2024）/ 17th Int. Conf. on Plasma Nano Technology & Science（IC-PLANTS 2024）, 13th Asia-PacificInt. Symp. on the Basics and Applications of Plasma Technology（APSPT-13）, Nagoya University,
Nagoya, Japan（2024.3.3-7）
K. Takenaka, S. Toko and Y. Setsuhara（8） Catalytic Ability of Cu and Ni in Methanation with Plasma Catalysis
MRM2023/IUMRS-ICA2023, Kyoto International Conference Center（2023.12.11-16）
S. Toko, T. Okumura, K. Kamataki, K. Takenaka, K. Koga, M. Shiratani and Y. Setsuhara― 36 ―

（9） Improved Efficiency of CO2 Reduction Reaction Using Plasma Catalysis by Removal of Oxygen Atoms
41th Symp. on Plasma Processing, Tokyo Institute of Technology（2024.1.23-25）
S. Toko, T. Okumura, K. Kamataki, K. Takenaka, K. Koga, M. Shiratani and Y. Setsuhara（8） 国内学会発表（1） 大気圧非平衡RFプラズマジェット照射が金属-有機材料異材直接接合に与える影響
2023年 第84回 応 用 物 理 学 会 秋 季 学 術 講 演 会， 熊 本 城 ホ ー ル 他3会 場&ハ イ ブ リ ッ ド 開 催（2023.9.19-23）
竹中 弘祐，中本 壮太郞，小鑓 亮輔，都甲 将，内田 儀一郎，節原 裕一（2） 大気圧非平衡プラズマジェットを用いた表面処理による金属-ポリマー直接接合
第41回プラズマプロセシング研究会，東京工業大学大岡山キャンパス（2024.1.23-25）
竹中 弘祐，小鑓 亮輔，重森 俊祥，陣田 尭哉，中本 壮太郞，都甲 将，内田 儀一郎，
節原 裕一
（3） プラズマ支援反応性パルスDCスパッタリングを用いたa-IGZO薄膜の特性制御
2024年第71回応用物理学会春季学術講演会，東京都市大学世田谷キャンパス&オンライン（2024.3.22-25）
竹中 弘祐，上田 拓海，都甲 将，江部 明憲，節原 裕一（4） 大気圧高周波プラズマジェットを用いた表面処理によるエンジニアリングプラスチックと金属の異材接合2024年第71回応用物理学会春季学術講演会，東京都市大学世田谷キャンパス&オンライン（2024.3.22-25）
竹中 弘祐，小鑓 亮輔，重森 俊祥，中本 壮太郞，陣田 尭哉，都甲 将，内田 儀一郎，
節原 裕一
（5） プラズマを用いたCO2の水素還元における選択性の制御
2023年 第84回 応 用 物 理 学 会 秋 季 学 術 講 演 会， 熊 本 城 ホ ー ル 他3会 場&ハ イ ブ リ ッ ド 開 催（2023.9.19-23）
都甲 将，奥村 賢直，鎌滝 晋礼，竹中 弘祐，古閑 一憲，白谷 正治，節原 裕一（6） 酸素原子の除去によるプラズマ触媒作用を用いたCO2還元反応の効率化
第41回プラズマプロセシング研究会，東京工業大学大岡山キャンパス（2024.1.23-25）
都甲 将，奥村 賢直，鎌滝 晋礼，竹中 弘祐，古閑 一憲，白谷 正治，節原 裕一（7） プラズマを用いたCO2のメタン化におけるモレキュラーシーブの活用
2024年第71回応用物理学会春季学術講演会，東京都市大学世田谷キャンパス&オンライン（2024.3.22-25）
都甲 将，奥村 賢直，鎌滝 晋礼，竹中 弘祐，古閑 一憲，白谷 正治，節原 裕一（9） 国際会議講演（1） Reactivity-Control Plasma Processes for Low-Temperature Formation of High-Quality Oxide ThinFilm Transistors
International Conference on PROCESSING & MANUFACTURING OF ADVANCED MATERIALS,（THERMECʼ2023）, VIENNA, AUSTRIA（2023.7.3-7）
Y. Setsuhara, K. Takenaka and A. Ebe― 37 ―

（2） Plasma-assisted Mist CVD for Formation of 3D Nanostructured Zinc Oxide Thin Films
Joint Conference of Global Plasma Forum and 24th Workshop on Fine Particle Plasmas（WFPP24）,
Aomori, Japan（2023.12.15-18）
K. Takenaka, S. Toko and Y. Setsuhara（3） Experimental Study on the Effect of Plasma-Catalyst Interaction on Methanation Reaction
97th IUVSTA Workshop on plasma-assisted conversion of gases for a sustainable future, Cerklje na
Gorenjskem, Slovenia（2023.12.17-21）
S. Toko, T. Okumura, K. Kamataki, K. Takenaka, K. Koga, M. Shiratani and Y. Setsuhara（11） 解説・総説（1） プラズマ支援反応性プロセスを用いた酸化物半導体薄膜形成
真空ジャーナル，186（2023）, 10-15.
竹中 弘祐，節原 裕一，江部 明憲（17） 外部資金（単位：千円）

科学研究費補助金（1） 基盤B

高密度プラズマ支援製膜によるナノ構造制御次世
代酸化物半導体薄膜低温形成法の創成

節原

裕一

3,640

（2） 基盤C

微小液滴を用いたプラズマ支援による3次元ナノ構造酸化亜鉛薄膜形成技術の確立

竹中

弘祐

1,040

ダイヘン溶接・接合協働研究所

節原

裕一

1,000

金属・プラスチック異材接合に向けた幅広大気圧
非平衡高周波プラズマジェット生成技術の開発

竹中

弘祐

1,235

（1）

節原

裕一

500

（2）

都甲

将

283

民間等との共同研究
（1）
受託研究
（1）

学術相談
奨学寄附金

4．8

教育

氏名：節原

裕一

（1） 大学院等講義科目（1） マテリアル生産科学専攻

材料電磁プロセス学― 38 ―

（2） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「表面の不思議−表面を変えると接合も変わる―」）（4） 修士論文（1） マテリアル生産科学専攻，上田拓海

プラズマ支援反応性スパッタ製膜法による酸化物半導体薄膜形成におけるターゲット電圧
パルス波形制御に関する研究（2） マテリアル生産科学専攻，小鑓亮輔

大気圧非平衡プラズマジェットを用いた有機
材料と金属の異種材料接着技術の開発と機構
解明

氏名：竹中

弘祐

（1） 大学院等講義科目（1） マテリアル生産科学専攻

材料電磁プロセス学（2） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「表面の不思議−表面を変えると接合も変わる―」）

氏名：都甲

将

（1） 大学院等講義科目（1） 全学教育推進機構

4．9

学問への扉（ものづくりサイエンス「表面の不思議−表面を変えると接合も変わる―」）

社会貢献

氏名：節原

裕一

（1） 学会役員（1） （一社）日本溶接協会

表面改質技術研究委員会（2） （一社）表面技術協会

関西支部

副委員長

顧問

（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） （一社）大阪大学ナノ理工学
人材育成産学コンソーシアム

学術会員（2） （独）大学改革支援・学位授与機構

専門委員（3） （独）日本学術振興会

DXプラズマプロセス委員会― 39 ―

学界委員

（4） Asian Joint Committee for Applied Plasma
Science and Engineering（AJC-APSE）

Committee member（5） European Joint Committee on Plasma and
Ion Surface Engineering（EJC/PISE）

Associated Member（6） 名古屋大学未来材料・システム研究所

共同利用・共同研究委員会

氏名：竹中

委員

弘祐

（1） 学会役員（1） （一社）スマートプロセス学会

編集委員会委員（2） （公社）応用物理学会

応用物理学会プラズマエレクトロニクス分科会幹事（2） 国際会議委員（1） ISPC25

Program Committee（2） DPS2023

Publication Committee（3） ISPlasma2024/IC-PLANTS2024/
APSPT-13

Program Committee

4．10

全国共同利用に関する研究（1） 令和5年度共同研究員と研究テーマ
氏名：節原

裕一

一般公募研究課題（1） 板垣奈穂

九州大学 プラズマナノ
界面工学センター

コンビナトリアルプラズマプロセス解析装
置の創成（2） 古閑一憲

九州大学 大学院
システム情報科学研究院

コンビナトリアルプラズマプロセス解析装
置の創成（3） 鎌滝晋礼

九州大学 システム情報科
学研究院/プラズマナノ界
面工学センター

コンビナトリアルプラズマプロセス解析装
置に向けた研究と創成（4） 白谷正治

九州大学 プラズマナノ
界面工学センター

コンビナトリアルプラズマプロセス解析装
置の創成（5） 柳生義人

佐世保工業高等専門学校

生体内がん治療に向けたプラズマデバイスの研究開発― 40 ―

（6） 川崎仁晴

佐世保工業高等専門学校/
電気電子工学科

粉体ターゲットを用いた透明導電膜の試作（7） 井手啓介

東京工業大学

新規アモルファス酸化物半導体薄膜形成技
術の開発（8） 内田儀一郎

名城大学 理工学部

高密度RFプラズマジェットを用いた高強度
金属/樹脂接合技術の開発（9） 太田貴之

名城大学/理工学部

大電力パルススパッタを用いた酸化物半導体材料の成膜（10） 長橋克典

名城大学大学院
理工学研究科
電気電子工学専攻

大電力パルススパッタを用いた酸化物半導体材料の成膜（11） 齋藤祐太

名城大学大学院
理工学研究科
電気電子工学専攻

大電力パルススパッタを用いた酸化物半導体材料の成膜（2） 共同研究員との共著論文件数（査読付き学術論文，国際会議論文）（1） 合計11― 41 ―

接合プロセス研究部門
微細接合学分野

接合プロセス研究部門
微細接合学分野
4．1 研究概要
本研究分野では、エレクトロニクス実装分野での新規接合材料の開発から先進的な接合プロセスの構築・機構解明、微細接合部の高信頼化・長寿命化まで、実験科学と計算科学の両面から広く微細接合に関する研究に取り組む。特に、優れた機能と高い信頼性を有する機能性接合材料の創出や各種エネルギー源を利用した新たな先進微細プロセスの構築、ナノ・マイクロスケールでの界面現象解明、界面構造・機能制御による微細接合部の高信頼性化、シミュレーションを活用した微細接合部の特性予測に関する研究を推進しながら、関連する基礎学理の構築と実用化に向けた応用技術開発を行う。
4．2 研究課題
1．先進微細接合プロセスの開発と評価
2．微細接合プロセスの現象解明と欠陥抑制
3．はんだ付界面の微細組織制御とその組織解析
4．CO2 排出量削減に貢献する低温はんだ合金の開発
5．3 次元ナノ構造を利用した高耐熱性接合部の構築
6．原子スケールシミュレーションによる界面接合機構の解明
7．接合部の特性予測に向けたマクロ−マイクロシミュレーション
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．Sn-Bi 系低融点合金の特性向上
汎用の鉛フリーはんだとして Sn-Ag-Cu 系はんだが利用されているが、接合対象部材に耐熱性の低い
有機材料も多く含まれ、省エネの観点からも接合プロセスの低温化が求められている。そこで、138℃の融点をもつ Sn-Bi 共晶はんだが注目されているが、Bi の脆い性質や、室温でもはんだ組織の粗大化が著しく特性劣化が懸念されており、Sn-Bi 系合金の特性向上を目的として Sn-Bi-Zn-In 合金を提案し、継続的に研究を進めている。今年度は、Bi 含有量を低減した Sn-Bi-Zn-In 合金を試作し、Bi 含有量が微細組織や溶融挙動、ぬれ性、機械的特性に与える影響を評価した。その結果、一定以上の Bi 量を含む
ことが延性向上に必要であることがなど、Sn-Bi 系合金の汎用化に貢献する貴重な成果を得た。
2．青色半導体レーザを用いた純 Cu リボン配線のはんだ付技術
本研究では、パワーエレクトロニクスの基幹部品であるパワーモジュールの配線技術として、銅リボンを用いた青色半導体レーザはんだ付技術を提案してきた。純銅への光吸収率に優れる青色半導体レーザをはんだ付熱源として活用することにより、エネルギー効率の極めて高い接合プロセスが期待できる。これまでに、レーザ照射条件がはんだ付継手の諸特性に与える影響を明らかにし、
入熱エネルギー分布と照射時間を制御することによって、良好な接合部を実現できることを実証してきた。今年度は、レーザと基板加熱をハイブリッド化した新規の入熱手法を開発した。両熱源の特徴を活かすことによって、通常のはんだ付部と同等の良好な熱疲労耐性を維持しながら、極めて短時間かつ低入熱で接合することに成功した。
3．3 次元ナノ構造を利用した焼結型接合技術の開発
パワーモジュールなどに高温はんだとして使用される高 Pb 含有はんだ（Pb-10Sn など）の有害物― 43 ―

質フリー化が求められており、高 Pb 含有はんだ代替接合材料として低温焼結性にも優れた 3 次元ナノ構造を有する新規接合材料を提案するなど、材料から接合プロセスまで広く基礎研究を行っている。3 次元ナノポーラス構造に関する研究を継続的に実施しており、今年度は Ag の 3 次元ナノポーラス構造に関する研究を実施した。特に前駆体合金の製造方法から見直し、汎用的な合金作製方法を利用したナノポーラス構造の作製方法について検討した。その結果、合金組成と熱処理条件により前駆体合金の組織形態を制御することで汎用的なプロセスでも 3 次元ナノポーラス構造を作製可能であり、300℃程度での接合も可能であることを示し、高温はんだ代替接合技術の確立に向けた貴重な成果を得た。
4．Sn-In 系低融点合金の特性向上
汎用の鉛フリーはんだとして Sn-Ag-Cu 系はんだが利用されているが、接合対象部材に耐熱性の低い有機材料も多く含まれ、先端半導体分野では反り抑制の観点から接合プロセスの低温化が求められている。138℃の融点をもつ Sn-Bi 共晶はんだをベースにした Sn-Bi 系合金について検討を行ってきたが、更に低い融点（117℃）を持つ Sn-In 共晶はんだにも注目し、フレキシブルデバイスやウェ
アラブルデバイスなどにも利用できる低融点合金の開発を継続して実施している。今年度も合金の引張強度の向上を目的として、ZrO2 を添加した Sn-In 合金に関する研究を継続し、第一原理計算によるはんだ合金原子とナノ粒子表面の界面エネルギー評価を実施した。その結果、ZrO2 とはんだ合
金原子の界面より NiO とはんだ合金原子の界面の方が安定であることが分かり、ZrO2 粒子を NiOで被覆することがはんだ中での粒子分散に有効性であることが示唆され、はんだ合金中への粒子分散に関する貴重な知見を得ることができた。
5．微細接合向け固相接合界面の原子スケールシミュレーション
近年、半導体デバイスの小型化や高機能化が進む中、従来のはんだ付に代わり固相接合技術が注目されている。この技術をなるべく低温・短時間で達成するためには、接合界面の挙動を理解することが必要不可欠である。特に、原子の拡散を駆動力として界面で進行する接合過程や、原子スケー
ルでの異種材料の界面構造とその界面エネルギーを理解することが重要である。そこで本研究では、固相接合界面に関連するさまざまな現象を再現・理解するための原子スケールシミュレーションを行っている。具体的には、
先端デバイス向けの Cu-Cu 固相接合挙動に関する分子動力学（MD）シミュ
レーションや、パワー半導体デバイス向けの金属 / セラミック異種材料界面に関する第一原理計算を行っている。今年度は、Cu-Cu 固相接合を模擬した MD シミュレーションにおいて、接合界面での空隙の消失過程と結晶方位の関係を調査した結果、接合界面に形成される方位のミスマッチがボ
イドの消失を促進することを明らかにした。また、第一原理計算により、金属 / セラミック異種材
料界面のエネルギーを導出する手法を考案し、界面エネルギーの大小が接合強度と相関を示すことが示唆された。
6．ポーラス Cu とはんだを複合化した高熱伝導接合技術の開発
各種半導体デバイスにおいて大電流密度化の要求が高まっている。そのため、半導体デバイス内部の半導体チップと冷却部をつなぐ熱的界面には、効率的に伝熱する高熱伝導性が求められている。
本研究では、はんだが溶融し自発的に間隙に浸透する現象を活用することによって、一方向性貫通孔を有するポーラス Cu と Sn 基はんだを複合化する接合プロセスを開発する。今年度は、得られた接合部の形態として、はんだ層の厚さとボイド量に注目し、それらが熱抵抗と見かけの熱伝導率に及ぼす影響を評価した。その結果、はんだ層の厚さが熱抵抗に及ぼす影響が大きいこと、ボイド率の影響は比較的軽微であることを明確化した。ここで得られた成果を通して、発熱量の増大が想定されているパワー半導体や先端ロジック半導体の熱界面構造形成技術として、本手法が有望である― 44 ―

ことを示した。
（2） 研究に対する自己評価① 研究の独自性、研究レベル：
本研究分野では、先端半導体からパワー半導体までを広く応用先に見据えた接合技術を専門として、世界に先駆けた新規材料・プロセスの創出から、実用化を見据えた接合部信頼性評価まで一貫して取り組んでいる。産業界との協働を通じて得た将来の理想像から逆算した、あるべき接合部を目指して材料・プロセスを設計する取り組みを推進している。具体的には、①鉛フリーはんだ接合
部界面微細組織解析・継手特性評価、②低融点鉛フリーはんだ合金の探索とその特性向上、③ナノマテリアルやナノ構造を利用した高温はんだ代替接合プロセスの確立、④ 2 種類以上の材料をメゾ
スケールで複合化して所望の特性を実現するテーラーメイド型の接合部実現に取り組んでおり、独自性の高い研究テーマを心掛け、世界に先駆けた研究を推進している。特に世界に先駆けて Au やAg、Cu ナノポーラス構造を利用する接合プロセスや、Cu シート表面やマイクロサイズ金属粒子表面に作製したナノ構造を利用する焼結型接合プロセスを提案するなど、常に独創性が高い先駆的な研究に取り組んでいる。また、先進的な材料・プロセスの構築に資するマルチスケールシミュレー
ション技術を取り入れた取り組みも開始している。実験的アプローチのみからは理解が難しかった、
ミクロスケールの物理現象の理解、ならびにミクロスケールの現象とマクロスケールの接合部特性との関係性を体系的に明らかにすることを目指している。先駆的な研究に取り組む一方で、得られた成果や知見を国際標準化活動にも活用している。
②

研究の成果発表等：
研究成果は海外の欧文誌を中心に掲載しており、今年度の研究論文は、査読付き学術論文 19 件
（うち海外欧文誌 15 件）、査読なし国際会議論文 11 件となっており、本分野の常勤研究者 2 名による成果としては高く評価できる数値である。今年度も外国雑誌中心に投稿した結果、インパクトファ
クター（IF）が 5.0 を超える学術雑誌（Mater. Des., J., Mater. Sci. Eng. A, J. Mater. Res. Technol., Surf.
Interfaces）に 4 件、3.0 を超える学術雑誌（Sci. Rep., Mater. Charact., Intermetallics, ACS Appl. Electron.
Mater. 等）に 7 件が掲載され、溶接・接合分野としてはレベルの高い雑誌に掲載されていると自負しており、独自性に優れた研究を実施していることを裏付けている。今後も継続して IF の高い欧文誌への投稿を増やすことに努力していく。
③

研究成果の社会への貢献：
国プロの国際標準開発に参画し、それぞれの事業で得られた成果により IEC/TC91 委員会において日本代表として計 2 件の試験方法を提案し、プロジェクトリーダーを務めている。現在は、後継として設置された国内フォローアップ委員会で国際規格の成立に向けた取り組みを継続している。
その他、研究室で独自に開発したメゾスケールで Cu/ はんだを複合化する接合技術は、特許出願を完了し、技術シーズとして企業との協働を開始している。また研究室の保有する接合界面を詳細に理解するための実験的・計算的アプローチについては、他研究所との連携による当該手法に関するさらなる研究の発展、ならびに企業との協働による社会実装に活用されている。
④

研究予算と共同研究：
令和 5 年度外部資金は、西川が JST 研究成果展開事業 / 研究成果最適展開支援プログラム（A-STEP）の「トライアウト」を、巽が科学研究費補助金「研究活動スタート支援」「若手研究」、成長型中小企業等研究開発支援事業（Go-Tech）を研究代表者として獲得、推進した。合計は科学研究費補助金 2
件 4,290 千円、一般公募型補助金研究 1 件 7,151 千円、民間等との共同研究 3 件 105,965 千円、受託― 45 ―

研究 2 件 3,000 千円、奨学寄附金 6 件 3,400 千円で、外部資金合計は 123,806 千円となり、民間との共同研究を継続して進め、更に、国プロなどの大型研究予算の新規獲得に向けて努力していく。
4．4 教育に対する自己評価
本研究分野は、大学院工学研究科マテリアル生産科学専攻生産科学コースの協力講座として大学
院教育を中心に行っている。マテリアル生産科学専攻・生産科学コースから学生の配属があり、今年度は大学院博士後期課程学生 14 名（社会人ドクター 5 名を含む）、大学院博士前期課程学生 4 名、学部 4 年生 2 名の研究指導を教員 2 名で行うとともに、博士前期課程学生の向けの講義を 1 件担当した。接合科学研究所が実施している、共通教育機構の「学問への扉」も分担している。
4．5 社会貢献に対する自己評価① 国内外での学会等活動：
本研究分野では溶接・接合、特にエレクトロニクス実装に関わる学協会を中心に活発な社会貢献を展開している。西川は、（一社）溶接学会、（一社）スマートプロセス学会、（一社）日本溶接協会、（一社）エレクトロニクス実装学会、その他学協会等の委員会、ワーキング等においても幹事、主査等を務めており、特に（一社）エレクトロニクス実装学会では令和 4 年度から関西支部長を務めている。巽は、（一社）溶接学会、（一社）スマートプロセス学会、（一社）日本溶接協会の各種委員を務めている。それぞれが、微細接合ならびに鉛フリーはんだ実装の進展、及び関連する評価試験方
法の国際規格化、技術者教育に貢献している。
②

産学連携：
民間企業との共同研究を継続的に行うとともに、新規の共同研究もスタートしており、令和 5 年度
は 4 件の共同研究を実施した。今後も大型外部資金獲得に繋げていきたい。また国際標準化事業にも積極的に参画しており、日本の産業界への貢献として、国際規格制定に向けた活動にも注力している。
積極的に特許出願を行い、技術シーズとして企業との協働にも努めている。今後も、産学連携に注力
しながら、外部資金獲得額の増加と継続的な大型プロジェクトの獲得が課題と位置付けている。
③

国際貢献
これまでから IEC /TC91 関連委員会と WG に日本代表として参加しており、鉛フリーはんだおよびエレクトロニクス実装関連の日本発の IEC 国際規格制定に貢献している。また、今年度開催された 3 件の国際会議（海外 1 件、国内 2 件）で、Technical Committee などを務め、国際会議の運営に貢献した。特に、米国で毎年開催される TMS では、Leading Symposium Organizer を 5 年間務めた。
また留学生（研究生を含む）が例年、複数在籍しており、本年度は中国からの留学生 5 名、韓国からの留学生 2 名、台湾から留学生 2 名が正規留学生として在籍しており、継続的に研究指導を行っている。今年度は、2 名が博士（工学）の学位を取得した。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
本研究分野では、微細接合プロセス研究に関して共同研究員を募集しており、主としてエレクト
ロニクス実装にかかわる研究者が集まっている。本年度は国内から 11 名、海外から 3 名の共同研究員を迎えて共同研究を実施し、特に巽が先導的重点課題「特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究（役割分担型）」を進めた。これまでの成果として、共同研究員との共著論文を 1 件発表した。今後も研究員の研究領域と人数の拡大を目指すとともに、共同研究員との共同成果発表を増やせるように務めていきたい。

― 46 ―

4．7

研究業績（1） 査読付き学術論文（1） 電磁波シールドパッケージにおけるモールド樹脂とスパッタ成膜間の界面挙動
スマートプロセス学会誌，12, 5（2023）, 291-298.
本間 荘一，岡田 大地，澤登 昭仁，山本 進，井本 孝志，西川 宏（2） Electromigration-induced Microstructure Evolution and Failure Mechanism of Sintered Nano-Ag Joint
Mater. Charact., 205（2023）, 113309.
Z. Jin, F. Huo, J. Wang, X. Liu, Y. C .Chan and H. Nishikawa（3） Highly Reliable Micro-Scale Cu Sintered Joint by Oxidation-Reduction Bonding Process underThermal Cycling
Microelectronics Reliability, 150（2023）, 115123.
M.-S. Kim, D. Kim, M.-H. Roh and H. Nishikawa（4） Impact Reliability Enhancement Approach of Sn-Bi-Zn-in Alloy Bumps under High-Humidity andHigh-Temperature Tests
J. Mater. Res. Technol-JMRT, 27（2023）, 7013-7023.
Z. Jin, S. Fujiwara, J. Takenaka, K. Hagio and H. Nishikawa（5） The Electromigration Study of Thin-Film Structured Sn3.5Ag and Ag Using Continuous Observation
and Reliability Enhancement Approach
Thin Solid Films, 774, 7（2023）, 139827.
Z. Jin, F. Huo, D. L. Han, X. Liu, H. Tatsumi, Y. C .Chan and H. Nishikawa（6） Comparative Study of Sn-based Solder Wettability on Aluminum Substrate
溶接学会論文集, 41（2023）, 26a.
J. Li, H. Tatsumi and H. Nishikawa（7） Reliability-enhanced Microscale Ag Sintered Joint Doped with AlN Nanoparticles
Mater. Lett., 349（2023）, 134845.
J. Wang, S. Yodo, H. Tatsumi and H. Nishikawa（8） Thermal Conductivity and Reliability Reinforcement for Sintered Microscale Ag Particle with AlN
Nanoparticles Additive
Mater. Charact., 203（2023）, 113150.
J. Wang, S. Yodo, H. Tatsumi and H. Nishikawa（9） Fabrication and Thermo-Mechanical Properties of Ag9In4 Intermetallic Compound
Intermetallics, 162（2023）, 108028.
X. Liu, H. Tatsumi, Z. Jin, Z. Chen and H. Nishikawa（10） Influence of Isothermal Aging on Microstructure and Shear Property of Novel Epoxy Composite
SAC305 Solder Joints
Polymers, 15（2023）, 4168.
P. Zhang, S. Xue, L. Liu, J. Wang, H. Tatsumi and H. Nishikawa（11） Strength-enhanced Sn-In Low-Temperature Alloy with Surface-Modiﬁed ZrO2 Nanoparticle Addition
J. Mater. Sci. -Mater. Electron., 34（2023）, 2066.
S. Nitta, H. Tatsumi and H. Nishikawa― 47 ―

（12） Thermomechanical Properties of Zeta（Ag3In）Phase
Materials, 16（2023）, 7115.
X. Liu, H. Tatsumi, Z. Jin, Z. Chen and H. Nishikawa（13） Impact of Crystalline Orientation on Cu-Cu Solid-State Bonding Behavior by Molecular Dynamics
Simulations
Sci. Rep., 13（2023）, 23030.
H. Tatsumi, C. R. Kao and H. Nishikawa（14） Sn-Bi-Zn-In合金のBi含有量が微細組織と機械的特性に及ぼす影響
溶接学会論文集，41, 4（2023）, 348.
中脇 啓貴，巽 裕章，新田 隼也，C.-H. Yang，S.-K. Lin，西川 宏（15） Analysis of Microstructures and Fractures in Ag-In Transient Liquid Phase Bonded Joints
Mater. Sci. Eng. A., 892（2024）, 146045.
X. Liu, H. Tatsumi, J. Wang, Z. Jin, Z. Chen and H. Nishikawa（16） Interfacial Reactions between In and Ag during Solid Liquid Interdiﬀusion Process
Surf. Interfaces, 45（2024）, 103844.
X. Liu, F. Huo, J. Wang, H. Tatsumi, Z. Jin, Z. Chen and H. Nishikawa（17） Quasi-Direct Cu-Si3N4 Bonding Using Multi-layered Active Metal Deposition for Power-Module
Substrate
Mater. Des., 238（2024）, 112637.
H. Tatsumi, S. Moon, M. Takahashi, T. Kozawa, E. Tsushima and H. Nishikawa（18） Transparent Liquid Ag-Based Complex for the Facile Preparation of Robust Sintered Ag Joints inPower Devices
ASC Appl. Electron. Mater., 6（2024）, 1718-1728.
C. Wang, H. Tatsumi, L. Xu, T. Zhao, P. Zhu, R. Sun and H. Nishikawa（19） A Comparative Numerical Study of Thermos-Mechanical Behavior among Various IMC Joints underThermal Cycling Condition
スマートプロセス学会誌, 13, 2（2024）, 83-89.
X. Liu, H. Tatsumi and H. Nishikawa（3） 国際会議発表論文（査読なし）（1） A Novel and Cost-Eﬀective Ag/Si Composited Paste With Highly Stable Microstructure Maintaince in
Thermal Shock Cycles
Proc. 2023 Int. Conf. on Electronics Packaging（ICEP2023）（2023.4.19-22）
Y. Liu, C. Chen, M. Ueshima, T. Sakamoto, T. Naoe, H. Nishikawa and K. Suganuma（2） Eﬀect of Etching Gas on Adhesion between Mold Resin and Sputtered Stainless Steel Ground Films inElectromagnetic Shield Packages
Proc. 2023 Int. Conf. on Electronics Packaging（ICEP2023）（2023.4.19-22）
S. Homma, D. Okada, A. Sawanobori, S. Yamamoto, T. Imoto and H. Nishikawa（3） How to Enhance Sn-Bi Low-temperature Solder by Alloying
Proc. 2023 Int. Conf. on Electronics Packaging（ICEP2023）（2023.4.19-22）
S.-K. Lin, C.-H. Yang, Y.-c. Liu, Y. Hirata and H. Nishikawa― 48 ―

（4） Impact Strength of Sn58Bi and Sn45Bi2.6Zn0.5In Solder Joints after Isothermal Aging
Proc. 2023 Int. Conf. on Electronics Packaging（ICEP2023）（2023.4.19-22）
Z. Jin, S. Fujiwara, J. Takenaka, K. Hagio and H. Nishikawa（5） Eﬀect of Surface Microstructure on Joints Using Nanoporous Cu Sheet for Power Devices
Proc. 24th European Microelectronics Packaging Conf.（EMPC2023）, Hinxton, UK（2023.9.11-14）
H. Nishikawa, B. Park, M. Saito and J. Mizuno（6） Failure Analysis of Joints Bonded by Ag-In Transient Liquid Phase Process during Shear Test
Proc. 2023 Int. Conf. on Electronics Packaging（ICEP2023）（2023.4.19-22）
X. Liu, H. Tatsumi, Z. Jin and H. Nishikawa（7） Interfacial Intermetallic Compounds of Bi2Te3/Cu Joint Using SAC305 Solder and Nano-Ag Paste
Proc. 2023 Int. Conf. on Electronics Packaging（ICEP2023）, Kumamoto City Searshome Yume Hall
（2023.4.19-22）
S. Pak, H. Tatsumi, J. Wang and H. Nishikawa（8） Microstructure and Property of Ag Sintered Joint Doping with AlN Nanoparticles
Proc. 2023 Int. Conf. on Electronics Packaging（ICEP2023）, Kumamoto City Searshome Yume Hall
（2023.4.19-22）
J. Wang, S. Yodo, H. Tatsumi and H. Nishikawa（9） Molecular Dynamics Simulation of Cu-Cu Solid-State Bonding under Various Bonding Parameters
Proc. 2023 Int. Conf. on Electronics Packaging（ICEP2023）, Kumamoto City Searshome Yume Hall
（2023.4.19-22）
H. Tatsumi, C. R. Kao and H. Nishikawa（10） Signiﬁcant Consumption of Ni-P Layer in Ni-P/Sn-0.7Cu Solder Joints during Thermomigration
Proc. 2023 Int. Conf. on Electronics Packaging（ICEP2023）, Kumamoto City Searshome Yume Hall
（2023.4.19-22）
S. Oya, H. Tatsumi and H. Nishikawa（11） The Inﬂuence of Bi Content on Joint Properties Using Sn-Bi-Zn-In Alloy
Proc. 2023 Int. Conf. on Electronics Packaging（ICEP2023）, Kumamoto City Searshome Yume Hall
（2023.4.19-22）
H. Nakawaki, H. Tatsumi, C.-H. Yang, S.-K. Lin and H. Nishikawa（4） 国内会議発表論文（査読あり）（1） Sn-Bi-Zn-In合金の微細組織が変形挙動に及ぼす影響
第30回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム（Mate2024）論文集，
パシフィコ横浜（2024.1.23-24），29-33.
中脇 啓貴，巽 裕章，C.-H. Yang，S.-K. Lin，西川 宏（2） 青色半導体レーザを用いた純銅リボンはんだ付中の温度分布と微細組織の評価
第30回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム（Mate2024）論文集，
パシフィコ横浜（2024.1.23-24）, 49-53.
貴田 優希，巽 裕章，竹中 啓輔，佐藤 雄二，塚本 雅裕，西川 宏― 49 ―

（5） 国内会議発表論文（査読なし）（1） 「Sn-In ／ ZrO2ナノ粒子複合合金金におけるナノ粒子表面の分散性への影響
第33回マイクロエレクトロニクスシンポジウム（MES2023）論文集，大同大学（2023.9.6-8）,
355-358.
新田 隼也，巽 裕章，西川 宏（2） 青色半導体レーザを用いた純銅リボンはんだ付プロセスの短時間化
第33回マイクロエレクトロニクスシンポジウム（MES2023）論文集，大同大学（2023.9.6-8）,
291-294.
貴田 優希，巽 裕章，竹中 啓輔，佐藤 雄二，塚本 雅裕，西川 宏（3） ロータス型ポーラス銅・はんだ複合構造を活用した高放熱モジュールの試作評価
第30回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム（Mate2024）論文集，
パシフィコ横浜（2024.1.23-24）, 112-113.
巽 裕章，磯野 浩，平瀬 加奈，井手 拓哉，西川 宏（7） 国際会議発表（1） Effect of Bonding Condition on Joint Strength Using Sn-coated Cu Particles for High-Temperature
Applications
The 76th IIW Annual Assembly, Singapore（2023.7.16-21）
H. Nishikawa, X. Liu and S. Huang（2） Synthesis of Macroporous Microspheres through a Thermal Decomposition in Water Vapor and Its
Application to Nanoparticle Collection
The 3rd Int. Symp. on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture（DEJI2MA-3）, Tokyo（2023.10.20）
T. Kozawa, H. Tatsumi and H. Nishikawa（3） Enhanced Thermal Conductivity in Micro Composite Structure Joints Utilizing Porous Cu Sheets
The 5th Int. Conf. on Nanojoining and Microjoining（NMJ 2023）, Leipzig, Germany（2023.11.27-29）
H. Tatsumi and H. Nishikawa（4） Tensile Strength of Sn-In Eutectic Solder with Surface Modiﬁed ZrO2 Nanoparticles
The Adv. Materials Research Grand Meeting（MRM2023/IUMRS-ICA2023）, Kyoto, Japan（2023.12.11-16）
S. Nitta, H. Tatsumi and H. Nishikawa（5） Bonding Strength of ENIG Joint Using Micro-Sized Ag Particles with Submicron Ceramic Particles
TMS2024 Annual Meeting & Exhibition（2024.3.3-7）
J. Wang, S. Yodo, H. Tatsumi and H. Nishikawa（8） 国内学会発表（1） 異種材料接合部の界面理解に向けた密度汎関数理論計算
プラズマシミュレーターシンポジウム2023（PSS2023），オンライン（2023.9.26-27）
巽 裕章，新田 隼也，伊藤 篤史，高山 有道，西川 宏（2） Sn-Bi-Zn-In合金の延性改善の検討
2023年度 スマートプロセス学会 学術講演会，大阪大学
中脇 啓貴，巽 裕章，C.-H. Yang，S.-K. Lin，西川 宏― 50 ―

中之島センター（2023.11.10）

（9） 国際会議講演（1） Solid-phase Bonding Using Nanostructured Surface for Power Devices
Seminar between IMS-VAST and JWRI-OU, Vietnam（2023.3.14）
H. Nishikawa（2） Solid-phase Bonding Process Using Nanostructured Surface for Power Devices in Automotive
17th International Conference Reliability and Stress-Related Phenomena in Nanoelectornics（IRSP2023）, Germany（2023.4.24-26）
H. Nishikawa（3） Potential of Low Temperature Soldering Using Hypoeutectic Sn-Bi Alloys
7th International Conference on Advanced Electromaterials, Korea（2023.10.31-11.3）
H. Nishikawa（4） High-Thermal-Performance Power Semiconductor Module Using Solder/Copper Composite Joints
The 3rd International Symposium on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials
Architecture（DEJI2MA-3）, Tokyo（2023.10.20）
H. Tatsumi（5） Molecular Dynamics Simulation of Cu-Cu Solid-State Bonding Behavior
The 2023 Materials Research Society-Taiwan International Conference（2023 MRSTIC）, Hsinchu,
Taiwan（2023.11.17-20）
H. Tatsumi（13） 特許出願・登録（1） 熱界面構造及び該熱界面構造の形成方法
特願2023-066481
巽 裕章，他（2） 熱伝導接合構造，熱伝導接合方法，該熱伝導接合構造を有するヒートシンク，並びに該熱伝
導接合構造を有する半導体装置
特願PCT/JP2023/018545
巽 裕章，他（3） 熱伝導接合構造，熱伝導接合方法，該熱伝導接合構造を有するヒートシンク，並びに該熱伝
導接合構造を有する半導体装置
台湾特願112127353
巽 裕章，他（4） 薄板状接合部材の製造方法，半導体装置の製造方法，ならびに，電力変換装置の製造方法
特許第7412532
巽 裕章（5） 三次元造形装置および三次元造形体の製造方法
特許第7414639
巽 裕章（6） 熱交換器の製造方法，空気調和機の製造方法，熱交換器および空気調和機
特許第7442682
巽 裕章― 51 ―

（15） 受賞
（1） 論文賞（一社）スマートプロセス学会（2023.11.10）
西川 宏（2） MES2022 研究奨励賞
第33回エレクトロニクスシンポジウム（2023.09.07）
新田 隼也（3） Mate2024優秀論文賞（一社）スマートプロセス学会 エレクトロニクス生産科学部会，（一社）溶接学会
接合研究委員会（2024.01.24）
中脇 啓貴，巽 裕章，C.-H. Yang，S.-K. Lin，西川 宏（17） 外部資金

マイクロ（単位：千円）

科学研究費補助金（1） 若手研究カーボンマイクロラティスを用いたはんだ基複合
構造の創出

巽

裕章

2,860

（2） 研スタ高熱伝導で低剛性な半導体接合部を実現する異方性微細複合構造の創出

巽

裕章

1,430

電気自動車用パワーモジュール向け絶縁回路基板製造技術の高度化及び事業化に向けた研究開発

巽

裕章

7,151

（1）

鉛フリーはんだ合金粉末の高性能化と生産性向上のための調査研究

西川

宏

2,044

（2）

異種無機材料ダイボンド焼結接合技術に関する
研究

西川

宏

56,621（3）

異種無機材料ダイボンド焼結接合技術に関する
研究

西川

宏

47,300（1）

二酸化炭素排出量削減に貢献する低温実装材料の
開発

西川

宏

1,680

（2）

半導体デバイス向け焼結型接合材料に関する国際
標準化

西川

宏

1,320

一般公募型補助金研究（1） 北海道経済産業局
民間等との共同研究

受託研究― 52 ―

学術相談
奨学寄附金
（1）

西川

宏

500

（2）

西川

宏

400

（3）

巽

裕章

1,000

（4）

巽

裕章

1,000

（5）

巽

裕章

300

（6）

巽

裕章

200

4．8

教育

氏名：西川

宏

（1） 大学院等講義科目（1） マテリアル生産科学専攻
生産科学コース

電子システムインテグレーション（2） 博士論文（主査）（1） マテリアル生産科学専攻，本間荘一

電磁波シールドパッケージにおけるモールド
樹脂と金属界面の密着性に関する研究（2） マテリアル生産科学専攻，Xunda LIU

Development of Ag-In intermetallic compounds
for die attachment through transient liquid phasebonding（3） 博士論文（副査）（1） 物理学系専攻，川端玲

超柔軟シート型光センサの創出に向けた有機・無機複合材料とフレキシブル実装の研究開発（1） 生産科学専攻，貴田優希

青色半導体レーザを用いた純銅リボンのはんだ付継手形成機構（2） 生産科学専攻，中脇啓貴

Sn-Bi 系合金における変形機構の理解に基づく延性改善の検討（3） 生産科学専攻，新田隼也

表 面 改 質 し た ZrO2 ナ ノ 粒 子 添 加 に よ る Sn52In 複合合金の強化機構に関する研究（4） 修士論文― 53 ―

（5） 卒業論文（1） 生産科学コース，川上夏輝

界面組織制御による Sn-Bi 系合金バンプの信
頼性の向上（2） 生産科学コース，平瀬加奈

銅はんだ複合構造によるマイクロ接合部の熱伝導性の評価氏名：巽

裕章（1） 大学院等講義科目（1） 全学教育推進機構

4．9

学問への扉（ものづくりサイエンス「表面の不思議 - 表面を変えると接合も変わる -」）

社会貢献

氏名：西川

宏

（1） 学会役員（1） （一社）エレクトロニクス実装学会

関西支部（2） （一社）エレクトロニクス実装学会

第 33 回マイクロエレクトロニクスシンポジウム
論文委員（3） （一社）スマートプロセス学会

エレクトロニクス生産科学部会
企画委員会 委員

（4） （一社）スマートプロセス学会

エレクトロニクス生産科学部会
電子デバイス実装研究委員会 副委員長

（5） （一社）スマートプロセス学会

エレクトロニクス生産科学部会
有機 / 無機接合研究委員会 副委員長

（6） （一社）スマートプロセス学会

編集委員会（7） （一社）スマートプロセス学会

理事（8） （一社）電子情報技術産業協会

IEC/TC91 国内委員会（9） （一社）日本溶接協会

焼結型接合材料国際標準化研究委員会
委員長（10）（一社）日本溶接協会

はんだ・微細接合部会技術委員会規格分科会
主査（11）（一社）日本溶接協会

はんだ・微細接合部会微細接合技術委員会
幹事― 54 ―

支部長

委員長

委員

（12）（一社）日本溶接協会

マイクロソルダリング教育委員会

委員（13）（一社）溶接学会

マイクロ接合研究委員会（14）（一社）溶接学会

企画委員会（15）（一社）溶接学会

研究推進部会（16）（一社）溶接学会

第 30 回エレクトロニクス実装におけるマイク
ロ接合・実装技術シンポジウム 実行委員

（17）（一社）溶接学会

論文査読・審査委員会

幹事

委員
副委員長

委員

（2） 国際会議委員（1） ICEP2023

Technical Program Committee Members（2） TMS2024

Symposium Organizer（3） ICEP2024

Technical Program Committee Members（4） ESTC2024

Technical Program Committee Members（5） BDB-MNJ 2024

Scientiﬁc Advisory Board

氏名：巽

裕章

（1） 学会役員（1） （一社）スマートプロセス学会

エレクトロニクス生産科学部会
電子デバイス実装研究委員会 委員（2） （一社）スマートプロセス学会

学術企画運営委員会（3） （一社）日本溶接協会

はんだ・微細接合部会微細接合技術委員会
幹事（4） （一社）溶接学会

第 30 回エレクトロニクス実装におけるマイク
ロ接合・実装技術シンポジウム 実行委員

委員

（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） （一社）日本溶接協会

令和 5 年度エネルギー需給構造高度化基準認証推進事業費 省エネルギー等国際標準開発（国際標準分野（新規対応分野））「半導体デバイ
ス向け焼結型接合材料に関する国際標準化」
焼結型接合材料国際標準化研究委員会 幹事― 55 ―

4．10

全国共同利用に関する研究（1） 令和 5 年度共同研究員と研究テーマ
氏名：西川

宏

一般公募研究課題
（1） 林

和

群馬県立
群馬産業技術センター

Ag ペースト焼結剤の印刷特性評価（2） 葛谷俊博

室蘭工業大学工学研究科
しくみ解明系領域

階層型金属メソ粒子接合剤の開発とその接合界面の機械的強度および熱伝導度の評価（3） 安藤哲也

室蘭工業大学大学院
工学研究科もの創造系領域

階層型？属メソ粒？接合剤の開発とその接合界？の機械的強度および熱伝導度の評価（4） 武田翼

室蘭工業大学大学院
生産システム工学系専攻

階層型金属メソ粒子接合剤の開発とその接合界面の機械的強度および熱伝導度の評価（5） 福本信次

大阪大学大学院工学研究科

毛管現象を利用した液相浸透 TLP 接合（6） 宮島領

大阪大学大学院工学研究科
マテリアル生産科学専攻

ポーラス構造を利用した液相浸透接合（7） 井上大介

大阪大学大学院工学研究科
環境エネルギー工学専攻

環境中から集積・分離した好塩性／耐塩性
セレン酸塩還元菌によるセレン還元機構の解明（8） 石橋知也

大阪大学大学院工学研究科
環境エネルギー工学専攻

環境中から集積・分離した好塩性／耐塩性
セレン酸塩還元菌によるセレン還元機構の解明（9） 岡畑俊輔

大阪大学大学院工学研究科
環境エネルギー工学専攻

環境中から集積・分離した好塩性／耐塩性
セレン酸塩還元菌によるセレン還元機構の解明（1） Wang Wei-Li

National Chung Hsing
University/chemicalengineering

low-temperature tin-bismuth solder using
electroplating technique and the interactions
with Cu substrate（2） Tsai Chin-Hao

National Taiwan University/ Department of Materials
Science and Engineering

Development of Sintered Ag-In Alloy joints forPower Chips Attachment

国際共同研究先導的重点課題［Micro Joining Utilizing Unique Morphology and Structure for High Performance and Reliability］（1） Kotadia
Hirenkumar

LJMU

Micro Joining Utilizing Unique Morphology and
Structure for High Performance and Reliability― 56 ―

氏名：巽

裕章

先導的重点課題［特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究（役割分
担型）］（1） 安藤

（2） 林

哲也

和

室蘭工業大学大学院
工学研究科もの創造系領域

特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究

群馬県立
群馬産業技術センター

特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究（3） 小林竜也

群馬大学大学院理工学府
知能機械創製部門

特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究（4） 福本信次

大阪大学大学院工学研究科

特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究（5） 松田朋己

大阪大学大学院工学研究科

特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究（6） 松田哲大

大阪大学大学院工学研究科

特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究（7） 岡本拓也

大阪大学大学院工学研究科

特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究

雄二郎

理化学研究所
放射光科学研究センター

特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究（8） 林（2） 共同研究員との共著論文件数（査読付き学術論文 , 国際会議論文）（1） 合計1― 57 ―

接合プロセス研究部門
レーザプロセス学分野

接合プロセス研究部門
レーザプロセス学分野
4．1 研究概要
本研究分野では、レーザ科学と生産技術との高度な融合を目指し、レーザを活用した接合、切断、
表面改質、分離・除去等の材料加工法に関する基礎研究を実施している。特に、溶接・接合現象について光学的観察法および X 線透視法等による可視化を行い、溶接・接合メカニズム解明やモニタ
リングの知能化等の研究に取り組んでいる。さらに、レーザの熱的な利用だけでなく、光と物質との相互作用に基づく物理化学的な作用を活用し、金属積層造形技術の開発等の革新的なプロセス創
出やその実用化を推進するとともに、レーザ光源およびレーザ加工システムの開発を行い、社会に発信する。
4．2 研究課題
1．新機能材料のレーザ溶接・接合プロセスの開発と評価
2．レーザ溶接現象および溶接欠陥形成機構の解明と欠陥防止法の開発
3．高出力青色半導体レーザの開発
4．青色半導体レーザ加工システムの開発とその応用
5．青色半導体レーザを用いたレーザメタルデポジション
6．青色半導体レーザと近赤外線レーザを用いたハイブリッド溶接
7．レーザエネルギー制御による高精度金属積層造形
8．レーザ誘起微細構造による異材接合
9．レーザによる表面改質・除去加工おける現象解明
10．レーザ表層加工による細胞伸展制御
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．純銅溶接におけるレーザ波長が溶接効率に与える影響
自動車の電動化に伴い純銅を高精度かつ高効率に接合する技術が求められている。レーザ溶接は局所加熱かつ高速な接合化可能な技術であるが、従来使用されているファイバーレーザなどの近赤
外域光は純銅に対する光吸収率が 10% 以下と低い。そこで、波長の異なるレーザを用いて純銅の溶接を行い、レーザ波長が純銅の溶接に及ぼす影響について実験的に調査した。その結果、異なる
光吸収機構によって溶接挙動が変動することが明らかになった。本成果は国際学術論文 Journal of
Laser Applications、に掲載された。
2．青色半導体レーザ搭載マルチビーム照射型 LMD システムを用いた超硬合金皮膜形成
レーザ金属堆積法（LMD）を用いた超硬合金の皮膜形成において、基板成分が皮膜に混入する希釈の発生と皮膜中への空隙が大きな課題となっていた。そこで本研究では青色半導体レーザを用いた LMD 法を用いて、ステンレス基板への超硬合金の皮膜形成を行った。青色半導体レーザによる投入熱量の精密制御によって、希釈を最小限に維持しながら空隙を 0.3% まで低減した皮膜を形成することが出来た。本成果は国際学術論文 Journal of Laser Applications、に掲載された。
3．16 kW ディスクレーザを用いた溶接中に発生するプルームとレーザの相互作用
レーザ溶接における溶融池の不安定性メカニズムを解明するために、レーザ溶接中に発生する
レーザ誘起プルームにプローブレーザを照射して、レーザ光の減衰率および屈折角を実測し、レー― 59 ―

ザ誘起プルームが溶接挙動に与える影響について調査した。その結果、レーザ誘起プルームとレーザの相互作用は、雰囲気圧力に依存して生じることを突き止め、減圧になるほどプローブの減衰量が小さくなり、これが不安定性解消に繋がっていることがわかった。本成果は国際学術論文 Journalof Laser Applications、に掲載された。
（2） 研究に対する自己評価
1．研究の独自性
半導体レーザについては 1990 年代から基礎的研究を行ってきており、1999 年に近赤外線波長の2 kW 半導体レーザシステムを日本で最初に開発して以来、半導体レーザによる厚板溶接から超薄板溶接、クラッディングなど、半導体レーザの特性を活かした応用分野を切り開いてきた。
近年では、高出力青色半導体レーザの社会実装に向けて、2020 年 12 月に島津製作所、日亜化学
工業、古河電気工業とともに「青色半導体レーザー接合加工共創コンソーシアム（令和 3 年 4 月名称変更）
」を大阪大学接合科学研究所内に設立した。本研究会では、4 社の幹事会員企業と 23 社の一般会員企業で構成され、青色半導体レーザの社会実装のために課題解決、応用技術開発、プロセ
スメカニズムの解明等を行うと同時に、基礎セミナーや安全セミナー、加工実験の見学などを行った。
2．研究レベル研究成果については、国内では溶接学会、応用物理学会、スマートプロセス学会、レーザー学会など計 23 件、国外では合計 26 件の発表を行い、そのうち国際会議 LiM 2023（Laser in Manufacturing2023）にて 5 件、IIW2024 にて 3 件、MRM2023/IUMRS-ICA2023 にて 5 件、Photonics west 2024 にて 4 件、ICALEO（International Congress on Applications of Lasers and Electro-Optics）にて 5 件の成果発表を行っている。さらに、査読付き論文 Journal of Laser Applications（Impact Factor:2.1）、Welding in The World（Impact Factor:2.1）へ投稿し、国際的にインパクトファクターの高い雑誌に掲載されており、論文の質の向上に努めている。
3．研究成果の社会への貢献【塚本】
令和 5 年度は、昨年度に続きレーザーによるものづくり中核人材育成講座（光産業創成大学院大学）
等にて、主としてものづくり企業に対する教育を行った。青色半導体レーザー接合加工共創コンソー
シアムにて、青色半導体レーザの社会実装拠点として高輝度青色半導体レーザ及び加工技術の開発
ならびに産産学連携を推進している。天田財団「レーザプロセッシング助成研究成果発表会」、（タイ）
MTEC 主催 Industry Trends and Outlook for Additive Manufacturing Technology 、日仏ワークショップ、溶接学会「溶接工学専門講座」、京都光技術研究会「光ものづくりセミナー」、（インドネシア）Laser
Symposium & ISAM 2023、OPIC オンラインセミナーにて講演を行うとともに、第 36 回優秀板金製品技能フェア（職業訓練法人アマダスクール主催）の運営委員としてレーザ加工の社会普及に貢献した。
【佐藤】
令和 5 年度は、文部科学省と国立大学附置研究所・センター個別定例ランチミーティング、日本溶接協会特殊材料溶接研究委員会、Photonix、ベトナム溶接研究会、ベトナム技術アカデミーとのセミナー、MTEC 主催 Industry Trends and Outlook for Additive Manufacturing Technology 、溶接学会「溶接工学専門講座」にて講演を行い、レーザ溶接・接合の社会普及に貢献した。また、レーザプラッ
トフォーム協議会 3 級および 2 級レーザ加工管理技術者講習会、安全講習会にて「レーザー加工の基礎」、「レーザ熱加工の基礎」の講義を行った。

― 60 ―

4．研究予算
青色半導体レーザの開発及び加工技術開発は、青色半導体レーザ接合加工共創コンソーシアムの共同研究費で行っている。レーザ金属積層造形の研究では、科学研究費補助金基盤研究（C）「青色・近赤外線レーザを用いた 2 波長複合 3D レーザクラッディング法の開発」（課題番号：22K04776）、
青色半導体レーザ溶接の物理解明では、科学研究費補助金研究スタートアップ「純銅溶接で発生する青色半導体レーザ誘起プルーム中の光と高エネルギー粒子の相互作用」（課題番号：23K19180）
およびアマダ財団若手研究助成の資金で行っている。
4．4 教育に対する自己評価
本研究分野は、大学院工学研究科機械工学専攻の協力講座として大学院教育を行い、全学共通教育機構には研究所として協力している。大学院教育では「レーザプロセス学」を担当し、レーザによる材料加工プロセスの特徴とアブレーションおよび熱加工プロセスについて講義を行っている。
共通授業「学問への扉（マチカネゼミ）」において、ものづくりサイエンス「金属・無機材料調査」（塚本、竹中）、ものづくりサイエンス「3 次元プリンタを用いたものづくり〜遠くまで多量に飛ばす散水ポンプのノズルの設計と製造〜」（佐藤）を担当した。
大学院博士後期課程 5 名（社会人 3 名）、大学院博士前期課程 4 名、学部 4 年生 2 名の研究指導を行っている。大学院生及び学部 4 年生に対し、国内学会および国際会議での発表を推奨・推進し、本年度の学生の発表件数は、国際会議発表：11 件、国内会議発表：12 件である。本年度の学生受賞件数は、
国際会議：2 件、国内会議 3 件である。配属の学生に対しては、研究活動を通じて、実験・研究の進め方やプレゼンテーションの指導を行っている。また、国際共同研究において、学生が海外研究者と議論できる場を積極的に提供し、学生の英語能力の向上、議論の大切さおよび意思疎通の難しさを体感してもらい、教育の国際化・グローバル化に貢献している。また、大学院生博士前期・後期課程の学生に査読付き学術論文の作成を指導し、本年度は学生が筆頭著者の査読付き論文：4 件、国際会議論文：3 件が掲載された。
4．5 社会貢献に対する自己評価
1．国内外での学会活動【塚本】
溶接学会高エネルギービーム加工研究委員会委員長、溶接学会研究推進部会委員、レーザー学会
研究会委員、レーザー学会「社会実装に向けた次世代レーザー表層加工技術」専門委員会主査、レー
ザ加工学会理事、レーザ加工学会誌編集委員会委員長、国際会議第 5 回スマートレーザプロセス会
議（SLPC2024）議長、スマートプロセス学会理事、スマートプロセス学会誌編集委員会委員、Best
Review Paper 賞審査委員会委員として活動。また優秀板金製品技能フェア（職業訓練法人アマダス
クール主催）運営委員、天田財団委員を務めている。
【佐藤】
日本溶接協会レーザ加工技術研究委員会副委員長、溶接学会高エネルギービーム加工研究委員会
幹事、レーザー学会「社会実装に向けた次世代レーザー表層加工技術」専門委員会幹事、レーザ加
工学会誌編集委員会編集委員、レーザ加工学会誌査読委員会査読委員、溶接学会誌会員モニタを務め、情報を講演会や学会誌の記事で紹介するなど社会貢献している。
【竹中】
日本塑性加工学会レーザ分科会幹事を務めている。
2．産学連携「青色半導体レーザー接合加工共創コンソーシアム」を幹事 4 社（大阪大学を含む）、一般会員 23― 61 ―

社にて青色半導体レーザの普及促進、応用展開及び社会実装を実現させるためセミナーや安全講習会、技術相談を行っている。
【塚本】
令和 5 年度戦略的基盤技術高度化支援事業「高耐食、高効率、低コストのボイラー管被膜を実現する飛行中粉末溶融型レーザークラッディン工法の開発」では、研究開発推進委員会委員としてレーザ技術に対する助言を行っている。また、成長型中小企業等研究開発支援事業「超高速レーザ粉体
肉盛コーティングによる高耐久硬質層形成技術の開発と低環境負荷表面処理プロセスの実用化」を研究開発推進委員会委員として進めてい。
【佐藤】
令和 4 年度中小企業経営支援等対策補助金（戦略的基盤技術高度化支援事業）において、「高耐食、高効率、低コストのボイラー管被膜を実現する飛行中粉末溶融型レーザークラッディング工法の開発」では、研究開発推進委員会副委員長として参画企業と連携して推進した。接合科学研究所 東京
セミナー「スマートビームプロセスの新展開」を企画・運営を行った。
3．国際貢献【塚本】国際会議では、The International Society for Optical Engineering（SPIE）主催の Photonics West 2024にて Laser 3D Manufacturing XI と High-Power Laser Materials ProcessingXIII の Program Committee
をそれぞれ務めた。また Smart Laser Processing Conference（SLPC）2024（第 5 回スマートレーザプロ
セス国際会議）では議長（General Chair）を務めている。
【佐藤】国際会議 The 5th Smart Laser Processing Conference（SLPC）2024 において実行委員長を務めている。
タイ国立金属材料技術研究センター（MTEC）、King Mongkut University Thonburi、ノースキャロラ
イナ大学との共同研究を推進している。
【竹中】
国際会議 The 5th Smart Laser Processing Conference（SLPC）2024 において実行委員を務めている。
4．その他社会貢献【塚本】一般社団法人 レーザプラットフォーム協議会の会長として、企業、大学、公設試験研究機関、支援機関等の連携を図り、普及啓発、人材育成及び機器の利用等を実施することを通じて、「ものづくり」中小企業におけるイノベーション創出、新製品の開発を促進するとともに、中小企業へのレーザ加工の利用・導入を推進している。
【佐藤】
一般社団法人 レーザプラットフォーム協議会にて、レーザ加工管理技術者認証委員として令和 4
年度「3 級レーザ加工管理技術者講習会」を企画し、講習会を開催した。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
本研究分野は、令和 5 年度は 26 名の共同研究員、8 名の国際共同研究員を受け入れ、共同研究員との共著論文は 11 報、国際会議論文 4 報を発表している。

― 62 ―

4．7

研究業績（1） 査読付き学術論文（1） Fabrication of Nanocrystalline Diamond Capsules by Hot-Filament Chemical Vapor Deposition for
Direct-Drive Inertial Conﬁnement Fusion Experiments, Diamond and Related Materials
Diamond and Related Mater., 135（2023）, 109896.
K. Kawasaki, H. Yamada, H. Nagatomo, Y. Hironaka, K. Yamanoi, D. Tanaka, T. Idesaka, Y. Mokuno,
A. Chayahara, T. Shimaoka, K. Mima, T. Somekawa, M. Tsukamoto, Y. Sato, A. Iwamoto
and K. Shigemori（2） In Situ Evaluation of Crack Generation Using Acoustic Emission Technique during Laser Cladding of
WC-Co Cemented Carbide via Multi-Beam Laser Metal Deposition
Mater. Sci. Forum, 1083（2023）, 153-158.
Y. Yamashita, M. Nakamura, M. Sakai, T. Kunimine, Y. Sato, Y. Funada and M. Tsukamoto（3） In-situ Modiﬁcation of Thermal, Microstructural, and Mechanical Responses by Altering Scan Lengths
in Laser Powder Bed Fusion Additive Manufacturing of Ti-6Al-4V
Opt. Laser Technol., 164（2023）, 109525.
P. Promoppatum, B. Chayasombat, A. N. Soe, A. Sombatmai, Y. Sato, T. Suga and M. Tsukamoto（4） Optical Properties of Liquid Pure Copper by Density Functional Theory
J. Phys. : Condensed Matter, 35, 32（2023）, 324004.
S. Kato, S. Ono, A. Sunahara, Y. Sato and M. Tsukamoto（5） Inﬂuences of Cold-Sprayed Steel Interlayer on Mechanical Properties of Laser Welded Steel/Al Lap
JointsJ. Mater. Process. Technol., 320（2023）, 118103.
K. Maeda, Y. Sato, R. Suzuki, T. Suga and M. Tsukamoto（6） Eﬀects of WC Ratios on Bead Size and Crack Initiation in Forming WC-Co Cemented Carbides by theLaser Metal Deposition
J. Laser Appl., 35, 4（2023）, 42010.
Y. Yamashita, M. Nakamura, T. Kunimine, Y. Sato, Y. Funada and M. Tsukamoto（7） ベイズ最適化によるき裂生成を抑制したレーザ積層造形傾斜組成超硬合金層の組成導出
レーザ加工学会誌，30, 2（2023）, 151-156.
山下 順広，舟田 義則，宇畑 勲駿，國峯 崇裕，佐藤 雄二，塚本 雅裕（8） Influence of the Laser-Induced Plume on Welding Behavior in Keyhole Welding for Stainless SteelUsing a 16kW Disk Laser
J. Laser Appl., 35, 4（2023）, 42033.
Y. Kurita, Y. Sato, S. Fujio, M. Mizutani and M. Tsukamoto（9） Dry and Minimum Quantity Lubrication Machining of Additively Manufactured IN718 Produced via
Laser Metal Deposition
Lubricants, 11, 12（2023）, 523.
O. C. Ozaner, A. Kapil, Y. Sato, Y. Hayashi, K. Ikeda, T. Suga, M. Tsukamoto, S. Karabulut, M. Bilginand A. Sharma― 63 ―

（10） Single Track Formation of TiC Reinforced Inconel 718 Metal Matrix Composites Using Selective Laser
Melting Process
Int. J. Adv. Manuf. Technol.（2024）
B. Chayasombat, P. Promoppatum, S. Srisawadi, D. Tanprayoon, K. Tapracharoen, B. Tummake,
M. Ihama, Y. Mizuguchi, Y. Sato, T. Suga, M. Tsukamoto and O. L. A. Harrysson（11） Spatter Reduction in Deep Penetration Welding of Pure Copper Using Blue-IR Hybrid Laser
Weld. World（2024）
S. Fujio, Y. Sato, M. Sudo, K. Takenaka, K. Tojo, T. Pasang and M. Tsukamoto（12） Comparison of Melting Eﬃciency between Blue, Green, and IR Lasers in Pure Copper Welding
J. Laser Appl., 35（2023）, 42012.
K. Takenaka, Y. Sato, S. Fujio and M. Tsukamoto（13） Experimental Evaluation of a WC-Co Alloy Layer Formation Process by Multibeam-Type Laser Metal
Deposition with Blue Diode Lasers
J. Laser Appl., 36, 1（2023）, 12010.
K. Yamamoto, R. Matsuda, K. Takenaka, Y. Sato, Y. Yamashita, A. Saikai, T. Yachi, M. Kusaba
and M. Tsukamoto（2） 国際会議発表論文（査読あり）（1） Temperature Evaluation of Cladding Beads and the Surrounding Area during the Laser Metal
Deposition Process
Journal of Manufacturing and Materials Processing, 7（6）, 192（2023）, 1-13.
Y. Yamashita, K. A. Ilman, T. Kunimine and Y. Sato
（3） 国際会議発表論文（査読なし）（1） Experimental Study on Pure Copper Welding with the 1.5kW Blue Diode Laser for Realization of aCarbonneutral Society
Proc. SPIE, Moscone Center , San Francisco, California, United State, 12403, High-Power Diode Laser
Technology XXI,（2023.1.28-2.2）, 124030Q-1-124030Q-5.
Y. Sato, M. Sudo, S. Fujio, K. Takenaka, M. Mizutani and M. Tsukamoto（2） Cu-Zn Alloy Coating with Multi-Beam Laser Metal Deposition Using Blue Diode Lasers
Proc. SPIE, Moscone Center , San Francisco, California, United State, 12412, Laser 3D Manufacturing
X（2023.1.28-2.2）, 124120B-1-124120B-6.
R. Higashino, Y. Sato, K. Takenaka, N. Abe and M. Tsukamoto（3） Observation of Welding Behavior for Elucidation of Spatter Suppression Mechanism in Laser Welding
Using a 16 kW Disk Laser
Proc. SPIE, Moscone Center , San Francisco, California, United State, 12408, Laser Applications in
Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing（LAMOM）XXVIII（2023.1.28-2.2）, 12408L-112408L-5.
Y. Kurita, T. Arita, M. Mizutani, Y. Sato, H. Nakano and M. Tsukamoto（4） Inﬂuence of Zinc Content Variation of Cu-Zn Alloy Powder on Film Formation by the Method of MultiBeam Laser Metal Deposition Using Blue Diode Lasers
Proc. SPIE, アメリカ・サンフランシスコ（2024）, 128760N-1-128760N-5.
R. Higashino, Y. Sato, K. Takenaka, N. Abe and M. Tsukamoto― 64 ―

（5） Eﬀect of Polarization Angle on Laserinduced Periodic Surface Structures by a Two-Color Double-Pulse
Femtosecond Beam Irradiation
Proc. SPIE, Moscone Center , San Francisco, California, United State, 12408, Laser Applications in
Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing（LAMOM）XXVIII（2023.1.28-2.2）, 12408K-112408K-3.
K. Yamamoto, K. Takenaka, Y. Sato, M. Hashida, H. Sakagami, S. Iwamori and M. Tsukamoto（6） Formation of a Low-Dilution Pure Copper Layer by Wire-Based Laser Metal Deposition with Blue
Diode Laser
Proc. SPIE, アメリカ・サンフランシスコ（2024）, 128720F-1-128720F-7.
S. Yoshida, M. Mizutani, K. Takenaka, Y. Sato and M. Tsukamoto（7） Pure Copper Layer Coating with Multi Beam Laser Metal Deposition System with Blue Diode Laser
Proc. SPIE, アメリカ・サンフランシスコ（2024）, 128720G-1-128720G-6.
S. Fujio, T. Yoshida, K. Yamamoto, K. Takenaka, Y. Sato, K. Morimoto and M. Tsukamoto（4） 国内会議発表論文（査読あり）（1） 青色半導体レーザを用いた純銅リボンはんだ付中の温度分布と微細組織の評価
第30回エレクトロニクスにおけるマイクロ接合・実装技術シンポジウム（Mate2024）論文集，
パシフィコ横浜（2024.1.23-24）, 49-53.
貴田 優希，巽 裕章，竹中 啓輔，佐藤 雄二，塚本 雅裕，西川 宏（5） 国内会議発表論文（査読なし）（1） 高出力レーザーを用いたキーホール溶接におけるスパッタ抑制法の開発
レーザー学会大580回研究会報告，前田工業，No. RTM-23-34-39（2023.11.13）, 17-22.
佐藤 雄二，塚本 雅裕（2） 青色半導体レーザを用いた純銅リボンはんだ付プロセスの短時間化
第33回マイクロエレクトロニクスシンポジウム（MES2023）論文集，大同大学（2023.9.6-8）,
291-294.
貴田 優希，巽 裕章，竹中 啓輔，佐藤 雄二，塚本 雅裕，西川 宏（7） 国際会議発表（1） Development of Laser Metal Deposition Technology Using Blue Diode Lasers
Laser in Manufacturing 2023, Munich, Germany（2023.6.26-29）
M. Tsukamoto（2） Advances in Additive Manufacturing（AM）Research in Joining and Welding Technology
Laser Symp. & ISAM 2023, Bali, Indonesia（2024.1.4-7）
M. Tsukamoto（3） Copper Layer Formation with Multi Beam Laser Metal Deposition with Blue Diode Lasers forContribution of Carbon Neutral Society
Laser in Manufacturing 2023, Munich, Germany（2023.6.26-29）
Y. Sato, K. Takenaka and M. Tsukamoto― 65 ―

（4） Inﬂuence of Vapor Pressure on Spatter for Ti-Alloy by Selective Laser Melting in Vacuum.
Laser in Manufacturing 2023, Munich, Germany（2023.6.26-29）
Y. Mizuguchi, N. Yoshida, Y. Sato, S. Srisawadi, D. Tanprayoon, K. Tapracharoen, B. Chayasombat and
M. Tsukamoto（5） Prevention of Porosity in Steel/Al Laser Welded Joint with Cold-sprayed Steel Interlayer by Means ofBeam Oscillation
Laser in Manufacturing 2023, Munich, Germany（2023.6.26-29）
K. Maeda, Y. Sato, Y. Kurita, K. Takenaka, T. Suga and M. Tsukamoto（6） Experimental Investigation of Spatter Free Welding with High Power Laser Beam Welding of Stainless
Steel
IIW2023 CommissionⅣ, Singapore（2023.7.17-19）
Y. Sato, Y. Kurita and M. Tsukamoto（7） Keyhole Instabilities in Thick Sheet Laser Beam Welding
IIW2023 CommissionⅣ, Singapore（2023.7.17-19）
J. Volpp, Y. Sato and M. Tsukamoto（8） Additive Manufacturing of Copper by Blue Diode Laser Induced LMD Process
Int. Workshop on Laser Material Processing and Applications（2023.9.3-6）
Y. Sato and T. Masahiro（9） Comparison of Melting Eﬃciency Between Blue, Green, and IR Lasers in Pure Copper Welding
42ND INTERNATIONAL CONGRESS ON APPLICATIONS OF LASER & ELECTRO-OPTICS（2023.10.16-19）
Y. Sato, K. Takenaka, M. Tsukamoto and S. Fujio（10） Comparison of Surface Integrity for Tungsten Plate with CW and Ultra Short Pulse Laser
42ND INTERNATIONAL CONGRESS ON APPLICATIONS OF LASER & ELECTRO-OPTICS（2023.10.16-19）
Y. Sato, K. Takenaka, M. Tsukamoto and K. Yamamoto（11） Comparison with Blue and IR Laser for Inconel Fabrication in Selective Laser Melting
42ND INTERNATIONAL CONGRESS ON APPLICATIONS OF LASER & ELECTRO-OPTICS（2023.10.16-19）
Y. Sato, T. Suga, K. Takenaka, M. Tsukamoto and Y. Mizuguchi（12） Elucidation of Spatter Generation Mechanism in Keyhole Welding of Stainless Steel With 16 kW Disk
Laser by In-Situ Observation of Welding Dynamics
42ND INTERNATIONAL CONGRESS ON APPLICATIONS OF LASER & ELECTRO-OPTICS（2023.10.16-19）
Y. Kurita, S. Fujio, M. Mizutani, Y. Sato and M. Tsukamoto（13） Experimental Evaluation of WC-Co Alloy Laser Formation Process by Multi Beam Type Laser Metal
Deposition with Blue Diode Lasers
42ND INTERNATIONAL CONGRESS ON APPLICATIONS OF LASER & ELECTRO-OPTICS（2023.10.16-19）
K. Yamamoto, R. Matsuda, M. Kusaba, K. Takenaka, Y. Sato, M. Tsukamoto, Y. Yamashita, A. Saikai
and T. Yachi― 66 ―

（14） Eﬀect of Preheating on Ti-6Al-4V Fabrication in Selective Laser Melting
MRM2023/IUMRS-ICA2023（2023.12.11-16）
R. Ueda, K. Maeda, Y. Mizuguchi, K. Takenaka, N. Yoshida, Y. Sato, M. Yoshida and M. Tsukamoto（15） Melting Eﬃciency of Pure Copper Welding with High Power Blue Diode Laser
MRM2023/IUMRS-ICA2023（2023.12.11-16）
K. Takenaka, S. Fujio, Y. Sato and M. Tsukamoto（16） ファイバレーザーを用いた純銅溶接における青色半導体レーザー局所加熱の効果
MRM2023/IUMRS-ICA2023（2023.12.11-16）
Y. Sato and M. Tsukamoto（17） Formation of a Low-Dilution Pure Copper Layer by Wire-Based Laser Metal Deposition with Blue
Diode Laser
Photonics West 2024（2024.1.27-2.1）
R. Higashino, Y. Sato, K. Takenaka, N. Abe and M. Tsukamoto（18） フェムト秒レーザー二波長ダブルパルス照射による偏光方向がLIPSS形成に与える影響
CSIRO/JWRI Seminar（2024.3.3-4）
Y. Sato and M. Tsukamoto（19） Suppression of Spatter in Deep Penetration Welding of Pure Copper Plate Using Blue-IR Superimposed
Laser
Laser in Manufacturing 2023, Munich, Germany（2023.6.26-29）
S. Fujio, M. Sudo, K. Takenaka, Y. Sato, T. Pasang and M. Tsukamoto（20） Development of Spatter Suppression in Deep Penetration Welding of Pure Copper Plate Using Blue-IR
Hybrid Laser
IIW2023 CommissionⅣ, Singapore（2023.7.17-19）
S. Fujio, M. Sudo, K. Takenaka, Y. Sato, T. Pasang and M. Tsukamoto（21） Nano-topography Design for Promoting the Osteoconductivity of Titanium Using Femtosecond Laser
Irradiation
Interface Summer Seminar 2023, Hybrid Meeting（Institute for Materials Research, Tohoku University& Webinar）（2023.8.4）
P. Chen, K. Takenaka, M. Ashida, K. Yokota, T. Mokudai, Y. Sato, Y. Tsutsumi, M. Tsukamoto,
H. Kanetaka and T. Hanawa（22） WC-Co Alloy Layer Formation on Stain-Less Steel by Multi-Beam Laser Metal Deposition with Blue
Diode Lasers
MRM2023/IUMRS-ICA2023（2023.12.11-16）
K. Yamamoto, R. Matsuda, K. Takenaka and Y. Sato（23） Welding Dynamics Observation for Elucidation of Spatter Generation Mechanism in Laser Welding of
Stainless Steel Using a 16 kW Disk Laser
MRM2023/IUMRS-ICA2023（2023.12.11-16）
Y. Kurita, M. Nakatani, M. Mizutani, K. Takenaka, Y. Sato and M. Tsukamoto（24） Formation of a Low-Dilution Pure Copper Layer by Wire-Based Laser Metal Deposition with Blue
Diode Laser
Photonics West 2024（2024.1.27-2.1）
S. Yoshida, M. Mizutani, K. Takenaka, Y. Sato and M. Tsukamoto― 67 ―

（25） Influence of Zinc Content Variation of Cu-zn Alloy Powder on Film Formation by the Method ofMultibeam Laser Metal Deposition Using Blue Diode Lasers
Photonics West 2024（2024.1.27-2.1）
R. Higashino, Y. Sato, K. Takenaka, N. Abe and M. Tsukamoto（26） Pure Copper Layer Coating with Multi Beam Laser Metal Deposition System with Blue Diode Lasers
Photonics West 2024（2024.1.27-2.1）
T. Yoshida, K. Takenaka, Y. Sato, K. Morimoto and M. Tsukamoto（8） 国内学会発表（1） レーザ溶接の可視化と欠陥抑制技術の開発
レーザー学会九州支部特別講演会，九州大学伊戸キャンパス（2021.1.11）
Y. Sato and M. Tsukamoto（2） 1.5 kW高出力青色半導体レーザを用いた純銅溶接の溶融効率の評価
2023年度溶接学会春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
竹中 啓輔，西田 圭佑，藤尾 駿平，佐藤 雄二，塚本 雅裕（3） スパッタレス SLM 法を用いた Ti 合金の積層造形における入熱制御の効果
2023年度溶接学会春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
水口 佑太，吉田 徳雄，佐藤 雄二，塚本 雅裕（4） Correlation between Spatter and Blue Laser Intensity in Welding of Pure Copper with Blue-IR Hybrid
Laser
APLS2023，函館（2023.9.4-7）
S. Fujio, M. Sudo, Y. Sato, K. Takenaka and M. Tsukamoto（5） フェムト秒レーザー二波長ダブルパルス照射による偏光方向がLIPSS形成に与える影響
2023年第84回応用物理学会秋季学術講演会，熊本城ホール（2023.9.19-23）
竹中 啓輔，山本 航生，橋田 昌樹，坂上 仁志，岩森 暁，佐藤 雄二，塚本 雅裕（6） 高出力青色半導体レーザーを用いた純銅溶接時に発生する プルームの分光解析
2023年第84回応用物理学会秋季学術講演会，熊本城ホール（2023.9.19-23）
須藤 真央，藤尾 駿平，竹中 啓補，水谷 正海，佐藤 雄二，塚本 雅裕（7） 青色半導体レーザを用いた銅の3Dコーティング法の開発
日本銅学会第63回講演大会（2023.11.2-4）
佐藤 雄二，塚本 雅裕（8） 16 kWディスクレーザーを用いたステンレス鋼溶接におけるレーザー誘起プルームが溶接挙動に及ぼす影響の解明
レーザー学会学術講演会第44回年次大会（2024.1.16-19）
栗田 喜章，仲谷 将史，水谷 正海，佐藤 雄二，冨田 海，谷口 公一，塚本 雅裕（9） 純銅溶接で発生する青色半導体レーザー誘起プルームの特性解析
レーザー学会学術講演会第44回年次大会（2024.1.16-19）
竹中 啓輔，藤尾 駿平，須藤 真央，佐藤 雄二，塚本 雅裕― 68 ―

（10） 青色半導体レーザーマルチビームクラッディング法による窒化アルミニウム基板への純銅皮膜の形成に関する研究
レーザー学会学術講演会第44回年次大会（2024.1.16-19）
徳本 潤平，竹中 啓輔，佐藤 雄二，塚本 雅裕，小山内 英世，小林 幸司，東條 公資（11） 青色半導体レーザーマルチビーム金属堆積法による純銅コーティングにおける不安定因子の解明
レーザー学会学術講演会第44回年次大会（2024.1.16-19）
吉田 環，徳本 潤平，竹中 啓輔，佐藤 雄二，塚本 雅裕（12） 青色半導体レーザーを搭載したSLM装置による純銅製誘導加熱コイルの3次元積層造形とその特性
レーザー学会学術講演会第44回年次大会（2024.1.16-19）
大沼 一平，櫻井 篤，竹中 啓輔，佐藤 雄二，塚本 雅裕（13） 青色半導体レーザーを用いたマルチビームLMDによるSUS304上へのWC-Co皮膜の形成
レーザー学会学術講演会第44回年次大会（2024.1.16-19）
山本 航生，竹中 啓輔，佐藤 雄二，山下 順広，西海 綾人，谷口 大世，塚本 雅裕（14） 高出力レーザを用いた純銅のキーホール溶接におけるビームプロファイルの影響
2023年度溶接学会春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
藤尾 駿平，栗田 喜章，竹中 啓輔，水谷 正海，佐藤 雄二，井藤 里香，塚本 雅裕（15） ワイヤ型青色レーザクラッディング法を用いた純銅皮膜形成におけるレーザ入熱量の影響
2023年度溶接学会秋季全国大会，富山大学五福キャンパス（2023.9.13-15）
吉田 怜史，小山 祐哉，水谷 正海，竹中 啓輔，佐藤 雄二，吉田 実，塚本 雅裕（16） 青色半導体レーザによる純銅/SUS304薄板の異材溶接
2023年度溶接学会秋季全国大会，富山大学五福キャンパス（2023.9.13-15）
谷内 大世，西海 綾人，竹中 啓輔，藤井 要，舟田 義則，佐藤 雄二，塚本 雅裕（17） 青色半導体レーザを用いたマルチビーム式レーザコーティングによる純アルミニウム基板への純銅皮膜の形成
2023年度溶接学会秋季全国大会，富山大学五福キャンパス（2023.9.13-15）
竹中 啓輔，佐藤 雄二，山下 順広，西海 綾人，谷内 大世，舟田 義則，塚本 雅裕（18） 青色半導体レーザを用いた金属堆積法の開発とNi基合金の造形
2023年度溶接学会秋季全国大会，富山大学五福キャンパス（2023.9.13-15）
松田 隆平，竹中 啓輔，佐藤 雄二，草場 光博，塚本 雅裕（19） 1.5 kW青色半導体レーザを用いた純銅溶接におけるプルームの影響
日本銅学会第63回講演大会（2023.11.2-4）
竹中 啓輔，須藤 真央，藤尾 駿平，水谷 正海，佐藤 雄二，塚本 雅裕（20） 青色半導体レーザを用いたワイヤ型レーザクラッディング法による純銅皮膜の接合界面の評
価
2023年度スマートプロセス学会学術講演会（2023.11.10）
吉田 怜史，水谷 正海，竹中 啓輔，佐藤 雄二，塚本 雅裕（21） 新生骨の再生促進するチタンインプラント表面ナノ微細構造の設計
第18回ナノ・バイオメディカル学会（2023.11.30）
陳 鵬，竹中 啓輔，佐藤 雄二，横井 太史，川下 将一，塙 隆夫，塚本 雅裕，金高 弘恭― 69 ―

（22） ファイバレーザーを用いた純銅溶接における青色半導体レーザー局所加熱の効果
一般社団法人レーザー学術講演会第44回年次大会（2024.1.16-19）
小山 祐哉，藤尾 駿平，吉田 怜史，須藤 真央，竹中 啓輔，佐藤 雄二，吉田 実，塚本 雅裕（23） 青色半導体レーザーを用いたSLM法によるTi-6Al-4Vの造形
レーザー学会学術講演会第44回年次大会（2024.1.16-19）
前田 恒輝，上田 涼雅，水口 佑太，竹中 啓輔，吉田 徳雄，佐藤 雄二，中野 人志（9） 国際会議講演（1） Development of Additive Manufacturing Technologies Using High-Intensity Blue Diode Lasers for the
Realization of a Carbon-Neutral Society
日仏ワークショップ，東京工業大学（2023.5.23）
塚本 雅裕（2） Blue Diode Laser Additive Manufacturing for the Realization of a Carbon-Neutral Society
Industry Trends and Outlook for Additive Manufacturing Technology, Mercure Bangkok Sukhumvit 24,
Bangkok, Thailand（2023.5.30）
塚本 雅裕，佐藤 雄二（3） Development of Spatter-Free Selective Laser Melting for Metal in Vacuum
Industry Trends and Outlook for Additive Manufacturing Technology, Mercure Bangkok Sukhumvit 24,
Bangkok, Thailand（2023.5.30）
佐藤 雄二，塚本 雅裕（10） 国内会議講演（1） カーボンニュートラル社会実現に貢献するレーザアディティブマニュファクチャリング
アマダ優秀板金製品技能フェア表彰式 基調講演，パシフィコ横浜（2023.4.19）
塚本 雅裕（2） カーボンニュートラル社会実現に貢献する青色半導体レーザー・アディティブマニュファク
チャリングの現状と将来展望
レーザー学会「社会実装に向けた次世代レーザー表層加工」技術専門委員会，
大阪大学（2023.9.1）
塚本 雅裕（3） レーザ溶接・レーザ入熱制御の基礎
溶接学会 溶接工学専門講座，東京ブランチ（2023.10.3）
塚本 雅裕（4） カーボンニュートラル社会実現に貢献する青色半導体レーザー接合加工
第38回光ものづくりセミナー，京都府産業支援センター 5F研修室（2023.12.19）
塚本 雅裕（5） レーザー溶接の可視化とスパッタ抑制
溶接学会専門講座，東京（2023.10.3）
佐藤 雄二（6） 高輝度青色半導体レーザを用いた純銅の精密コーティング技術の開発
日本溶接協会 はんだ微細接合部会シンポジウム，東京（2023.11.20）
佐藤 雄二― 70 ―

（7） 青色半導体レーザを用いた先進金属積層造形法の開発
ベトナム溶接研究会，Ho Chi Minh，Vietnam（2023.11.24）
佐藤 雄二（8） フェムト秒レーザーのダブルパルス照射による表面構造の不均一性制御
レーザー学会第583回研究会「自然に学ぶレーザーカオスと量子ダイナミクス」，東京工科大学（2023.2.28）
竹中 啓輔，佐藤 雄二，塚本 雅裕（9） 二波長ダブルパルス照射により形成される均一なナノ周期構造
レーザー学会第580回研究会「次世代レーザー加工」，前田工業株式会社（2023.11.13）
竹中 啓輔（10） ポリマーへのフェムト秒レーザーを用いた表面微細構造形成による生体親和性向上
レーザー学会「社会実装に向けた次世代レーザー表層加工」技術専門委員会 研究会「先進レーザーを用いた表層加工，接合および積層造形技術開発」，富山大学（2024.2.27）
竹中 啓輔，佐藤 雄二，塚本 雅裕，陳 鵬（11） フェムト秒レーザーを用いた生体材料表面でのヒト骨芽細胞の伸展制御
一般社団法人 溶接学会 若手会員の会 2023年度第 3 回 研究会，オンライン（2024.3.7）
竹中 啓輔，佐藤 雄二，塚本 雅裕（11） 解説・総説（1） カーボンニュートラル社会実現に貢献するレーザアディティブマニュファクチャリング
フォームテックレビュー，31, 1（2023）, 57.
塚本 雅裕（2） カーボンニュートラル社会実現に貢献する青色半導体レーザーメタルデポジッション
表面技術，74, 5（2023）, 263-267.
塚本 雅裕（3） カーボンニュートラル社会実現に貢献する青色半導体レーザーによる純銅加工
オプトニューズ，18, 5（2023）, 19-27.
塚本 雅裕（4） 高強度パルスレーザを用いて形成したナノ周期構造による高分子材料の生体適合性向上
レーザ加工学会誌，30, 3（2023）, 37-42.
竹中 啓輔（13） 特許出願・登録（1） 積層造形装置および積層造形方法
特願2023-092984
佐藤 雄二，塚本 雅裕，他4名（2） セラミックス−金属接合体の製造方法
PCT/JP2023/036573
佐藤 雄二，竹中 啓輔，塚本 雅裕，他3名― 71 ―

（15） 受賞
（1） 溶接学会業績賞（一社）溶接学会（2023.04.25）
塚本 雅裕（2） 第43回年次大会論文発表奨励賞
レーザー学会（2023.05.31）
吉田 怜史（3） レーザ加工学会ベストオーサ―賞
一般社団法人 レーザ加工学会（2023.06.20）
北村 裕樹，辰巳 佳宏，金野 泰幸，宗兼 圭司，塚本 雅裕，山口 拓人（4） ICALEO2023 Third Place Poster Award
Laser Institute of America（2023.10.18）
山本 航生（5） 第100回記念講演会優秀ポスター賞
レーザ加工学会（2024.3.19)
吉田 環（6） 第63回講演大会 学生優秀講演賞
日本銅学会（2023.12.08）
須藤 真央（7） Photonics West2024 Best Student Poster Award
The International Society for Optical Engineering（SPIE）（2024.01.31）
吉田 怜史（8） レーザ加工学会ベストオーサ―賞
一般社団法人 レーザ加工学会（2023.06.20）
森本 健斗，佐藤 雄二，竹中 啓輔，水谷 正海，東條 公資，林 良彦，安積 一幸，阿部 信行，
塚本 雅裕（9） 三浦賞（一社）日本機械学会（2024.03.25）
栗田 喜章（17） 外部資金（単位：千円）

科学研究費補助金（1） 基盤 C

青色・近赤外線レーザを用いた 2 波長複合 3D レー
ザクラッディング法の開発

佐藤

雄二

1,300

（2） 研スタ

純銅溶接で発生する青色半導体レーザ誘起プルー
ム中の光と高エネルギー粒子の相互作用

竹中

啓輔

1,430

― 72 ―

一般公募型補助金研究（1） 中部経済産業局

超高速レーザ粉体肉盛コーティングによる高耐久
硬質層形成技術の開発と低環境負荷表面処理プロ
セスの実用化

塚本

雅裕

5,128

（2） 近畿経済産業局

高腐食、高効率、低コストのボイラー管被膜を実現する飛行中粉末溶融型レーザークラッディング
工法の開発

佐藤

雄二

3,634

（1）

青色半導体レーザーを用いた銅の金属積層造形技
術の基礎的研究

塚本

雅裕

2,243

（2）

高出力レーザーを用いた高品質クラッディングに
関する研究

塚本

雅裕

3,464

（3）

レーザを用いた金属材料の粗面化に関する研究

塚本

雅裕

2,415

（4）

公衆衛生に着目した，安心・安全なまちづくり研究

塚本

雅裕

1,972

（5）

公衆衛生に着目した，安心・安全なまちづくり研究

塚本

雅裕

2,145

（6）

コールドスプレー法を利用したレーザ異種金属接合に関する研究

塚本

雅裕

1,950

（7）

青色半導体レーザを用いたレーザ加工に関する研究

塚本

雅裕

995

（8）

青色 Laser Metal Deposition（LMD）法を用いた銅材皮膜の形成塚本雅裕

10,759（9）

青色 Laser Metal Deposition（LMD）法を用いた銅材皮膜の形成

塚本

雅裕

8,450

（10）

青色 Laser Metal Deposition（LMD）法を用いた銅材皮膜の形成

塚本

雅裕

8,450

（11）

JFE ウエルディング協働研究所

佐藤

雄二

4,500

（12）

包括連携による個別共同研究

佐藤

雄二

1,050

（13）

短パルスレーザ加工技術に関する研究

佐藤

雄二

2,279

（14）

溶射法と摩擦攪拌表面処理およびレーザ加工によるタングステン補修技術開発

佐藤

雄二

1,100

（15）

軟磁性材の低入熱接合に関する研究

佐藤

雄二

3,913

（16）

加工用高出力レーザの新規光学系の研究

佐藤

雄二

2,600

民間等との共同研究― 73 ―

短パルスレーザ加工技術に関する研究

佐藤

雄二

2,279

酪農スラリーの高度肥料利用のための技術開発

佐藤雄二

13,000青色レーザを用いた銅材溶接技術の実証

塚本

雅裕

283

（1）

塚本

雅裕

300

（2）

塚本

雅裕

500

（3）

塚本

雅裕

300

（4）

塚本

雅裕

400

（5）

塚本

雅裕

500

（6）

塚本

雅裕

500

（7）

塚本

雅裕

1,000

（8）

佐藤

雄二

1,000

（9）

竹中

啓輔

2,000

（10）

竹中

啓輔

1,000

（11）

竹中

啓輔

450

（17）
受託研究
（1）
受託研究員
（1）
学術相談
奨学寄附金

4．8

教育

氏名：塚本

雅裕

（1） 大学院等講義科目（1） 機械工学専攻

レーザプロセス学（2） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「金属・無機材料調査」）― 74 ―

（2） 博士論文（主査）（1） 機械工学専攻，森本健斗

青色半導体レーザを用いたマルチビーム照射による飛行粉末均一加熱純銅クラッディング
に関する研究（2） 機械工学専攻，前田

恭兵

コールドスプレー皮膜を中間層として利用した高張力鋼とアルミニウム合金のレーザ接合に関する研究（3） 機械工学専攻，水口佑太

選択的レーザ溶融法における時空間入熱制御
技術の開発

航生

青色半導体レーザを用いたマルチビーム LMD法による機能性皮膜形成に関する基礎的研究

環

青色半導体レーザマルチビーム金属堆積法による純銅のコーティング膜形成に関する基礎的研究（4） 修士論文（1） 機械工学専攻，山本（5） 卒業論文（1） 機械工学科目，吉田

氏名：佐藤

雄二

（1） 大学院等講義科目（1） 機械工学専攻

レーザプロセス学（2） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「3 次元プ
リンタを用いたものづくり−遠くまで多量に飛ばす散水ポンプのノズルの設計と製造−」）（3） 博士論文（副査）（1） 機械工学専攻，森本健斗

青色半導体レーザを用いたマルチビーム照射による飛行粉末均一加熱純銅クラッディング
に関する研究（2） 機械工学専攻，水口祐太

選択的レーザ溶融法における時空間入熱制御技術の開発（3） 機械工学専攻，前田恭兵

コールドスプレー皮膜を中間層として利用した高張力鋼とアルミニウム合金のレーザ接合に関する研究（4） 修士論文（1） 機械工学専攻，栗田 喜章

In-situ モニタリングによる高出力レーザ溶接の不安定因子の解明に関する研究― 75 ―

（5） 卒業論文（1） 機械工学科目，仲谷 将史

氏名：竹中

16 kW ディスクレーザを用いたマルチスポッ
トキーホール溶接におけるスパッタ抑制効果に関する研究啓輔（1） 大学院等講義科目（1） 全学教育推進機構

4．9

学問への扉（ものづくりサイエンス「金属・無機材料調査」）

社会貢献

氏名：塚本

雅裕

（1） 学会役員（1） （一社）スマートプロセス学会

2022・2023 年度スマートプロセス学会（2） （一社）スマートプロセス学会

2022・2023 年度スマートプロセス学会誌編集委員会 委員

（3） （一社）スマートプロセス学会

2023 年度論文賞・Best Review Paper 賞
審議委員会 委員

（4） （一社）スマートプロセス学会

2024 年度論文賞・Best Review Paper 賞
審議委員会 委員

（5） （一社）レーザー学会

レーザー学会技術専門委員会（6） （一社）レーザ加工学会

2022・2023 年度レーザ加工学会（7） （一社）レーザ加工学会

SLPC2024 第 5 回スマートレーザプロセス
国際会議 議長（8） （一社）レーザ加工学会

レーザ加工学会誌編集委員会

委員長（9） （一社）溶接学会

2022・2023 年度研究推進部会

委員（10）（一社）溶接学会

2022・2023 年度高エネルギービーム加工
研究委員会 委員長

（2） 国際会議委員（1） SLPC2024

Chairman（2） Photonics West 2024（Laser 3D
Manufacturing XI）

Program Committee― 76 ―

理事

主査
理事

（3） Photonics West 2024（High-Power Laser
Materials ProcessingXIII）

Program Committee（4） LAMP2025 第 9 回レーザ先端材料加工
国際会議

コチェア・HPL・プログラム委員長（3） 他大学等での非常勤講師（1） 光産業創成大学院大学

AD/3D プリンタ 2（2） 光産業創成大学院大学

AD/3D プリンタ 2（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） （一財）近畿高エネルギー加工技術研究所

評議員（2） （一財）大阪科学技術センター

研究開発推進委員会（3） （一社）レーザプラットフォーム協議会

レーザプラットフォーム協議会（4） （一社）日本溶接協会

一般社団法人日本溶接協会（5） （公財）レーザー技術総合研究所

共同研究員（6） （公財）レーザー技術総合研究所

共同研究員（7） （公財）天田財団

天田財団（8） 職業訓練法人「優秀板金製品技能フェア」運営委員

氏名：佐藤アマダスクール

委員
会長

第 37 期学識会員

選考委員

雄二

（1） 学会役員（1） （一社）スマートプロセス学会

スマートプロセス学会学術企画運営員会
委員（2） （一社）レーザー学会

レーザー学会技術専門委員会「社会実装社会実装に向けた次世代レーザー表層加工技術」幹事（3） （一社）レーザー学会

レーザー学会研究委員会（4） （一社）レーザ加工学会

レーザ加工学会誌査読委員会（5） （一社）レーザ加工学会

レーザ加工学会編集委員会

委員（6） （一社）日本溶接協会

レーザ加工技術研究委員会

副委員長（7） （一社）溶接学会

溶接学会高エネルギービーム加工研究委員会
幹事― 77 ―

委員
査読委員

（8） （一社）溶接学会

溶接学会誌会員モニタ（2） 国際会議委員（1） SLPC2024

実行委員長（3） 他大学等での非常勤講師（1） （一社）レーザプラットフォーム協議会

令和 4 年度 第 1 回「3 級レーザ化国管理技術者講習会」レーザ加工の基礎（2） 九州大学大学院

システム情報科学府博士後期課程学生アドバ
イザリ委員（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） （一財）大阪科学技術センター

研究開発推進委員会（2） （一社）レーザプラットフォーム協議会

レーザ加工管理技術者認証委員会

氏名：竹中

副委員長
委員

啓輔

（1） 学会役員
2023 年度レーザ加工分科会（1） （一社）日本塑性加工学会

幹事（2） 国際会議委員（1） SLPC2024

4．10

Sub Steering Committee Chair

全国共同利用に関する研究（1） 令和 5 年度共同研究員と研究テーマ
氏名：塚本 雅裕
一般公募研究課題（1） 甲藤正人

宮崎大学 研究・産学地域連携推進機構超短パルスレーザーによる加工プロセスに関する研究（2） 上田涼雅

近畿大学大学院
総合理工学研究科
エレクトロニクス系工学専攻

選択的レーザ溶融法を用いたステンレス鋼の積層造形におけるビームプロファイルの効果（3） 中野人志

近畿大学理工学部
電気電子通信工学科

レーザ加工におけるビームと材料の相互作用― 78 ―

（4） 吉田実

近畿大学理工学部
電気電子通信工学科

高出力レーザを用いたレーザ加工における光と物質の相互作用に関する基礎的研究（5） 國峯崇裕

金沢大学 理工研究域
機械工学系

パルスレーザプロセスによる Ti-6Al-4V 合
金の組織制御と力学特性（6） 西川直也

金沢大学大学院

パルスレーザプロセスによる Ti-6Al-4V 合
金の組織制御と力学特性（7） 宇野和行

山梨大学 / 大学院 /総合研究部

He フリー CO2 レーザーによる材料加工（8） 加藤進

産業技術総合研究所
電子光基礎技術研究部門

溶融銅の光学特性に関する理論的研究（9） 山下順広

石川工業高等専門学校

レーザクラッディングの皮膜形成メカニズ
ムの解明（10） 川﨑昂輝

大阪大学
レーザー科学研究所

高品質ダイヤモンドカプセルによるレー
ザー核融合性能の向上（11） 松田隆平

大阪産業大学大学院
工学研究科
電気電子情報工学専攻

青色半導体レーザーを用いた LMD 法による Ni 合金の造形（12） 草場光博

大阪産業大学大学院工学研
究科電気電子情報工学専攻

青色半導体レーザーを用いた LMD 法による Ni 合金の造形（13） 田中大裕

大阪大学
レーザー科学研究所

高品質ダイヤモンドカプセルによるレー
ザー核融合性能の向上（14） 橋田昌樹

東海大学

複合レーザービーム照射による新奇な表面
機能創成（15） 金井秀太

東京工科大学 工学研究科
サステイナブル工学専攻

レーザ照射条件を提案する AI の開発

東京工科大学
工学部機械工学科

レーザ照射条件を提案する AI の開発

東京工業大学／
物質理工学院／材料系

低環境負荷ウェットプロセスで作製した膜へのレーザー照射による機能発現

東北大学大学院歯科研究科
歯学イノベーションリエゾ
ンセンター

Additive Manufacturing による次世代の歯科インプラントの創製（16） 大久保（17） 松下（18） 陳友雅

伸広鵬（19） 小川俊文

福岡県工業技術センター
機械電子研究所
材料技術課

ブルーレーザを用いた銅の加工現象の解明（20） 島田雅博

福岡県工業技術センター
機械電子研究所

ブルーレーザを用いた銅の加工現象の解明― 79 ―

（21） 島崎良

福岡県工業技術センター
機械電子研究所
材料技術課

ブルーレーザを用いた銅の加工現象の解明

Oregon Institute of Technology/ Department of Manufacturingand Mechanical Engineeringand Technology

Development and modeling of adaptive control
technology for laser welding

国際共同研究（1） Pasang Timotius

氏名：佐藤

雄二

一般公募研究課題（1） 三上勝大

近畿大学生物理工学部

生体適合材料の微細 3 次元レーザー造形手法の検討（2） 高石武史

武蔵野大学工学部
数理工学科

移動熱源による材料熱分布の有限要素解析（3） 渡邊

誠

物質・材料研究機構
構造材料研究センター
材料創製分野溶射法と摩擦攪拌表面処理およびレーザ加工によるタングステン補修技術開発（2） 共同研究員との共著論文件数（査読付き学術論文，国際会議論文）（1） 合計5― 80 ―

接合機構研究部門
溶接機構学分野

接合機構研究部門
溶接機構学分野
4．1 研究概要
本研究分野では、溶融溶接や固相接合などで作製された接合構造体が有する機能および力学特性の支配機構を、材料科学的な視点による微細組織観察・構造解析に加え、観察・解析結果に基づくモデリングとシミュレーションを通じて明らかにするための研究を行っている。これらを通して、欠陥がなくかつ優れた機能を有する接合界面を得るための材料設計の基礎の確立と、新しい接合法の開発、および力学特性の高い接合構造体の製造へとつなげることを目指す。具体的には、接合・界面微細組織の X 線回折法を用いた構成相および組織の配向などの同定、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡および付属機器による接合・界面構造のナノ微細組織観察、元素分析、結晶方位同定、それらを数値シミュレーションなどの手法を用いて再現あるいはフィッティングし、その形成過程
および接合構造体が有する機能および力学的特性との関連を考察する。
4．2 研究課題
1．高炭素鋼薄板端部レーザ溶接時における凝固割れに関する数値シミュレーション
2．摩擦攪拌プロセス中の負荷荷重低減とその WC ツール構成元素固溶量への影響
3．アルミニウム合金での交流パルスティグ溶接時に外部磁場が溶込形状へ与える影響
4．WAAM 部材への電気パルス付与による残留応力低減機構の解明
5．超ハイテン鋼の重ねすみ肉溶接継手の疲労強度増加に及ぼす溶接ワイヤ Cr 濃度の影響
6．銅溶接金属中への CNT 添加の検討
7．シンクロフィード溶接のおけるコンタクトチップの高耐久化
8．タンデム - パルス GMAW における被溶接体振動とタンデムトーチ配置の関係が溶込み形状に及ぼす影響の解明
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．高炭素鋼薄板端部レーザ溶接時における凝固割れに関する数値シミュレーション
炭素鋼 S45C 薄板の端部レーザメルトラン溶接を行い、その結果と FEM シミュレーションでの再現結果とを比較し、凝固割れ発生有無とオフセットとの関係を考察した。溶接条件としてレーザ出力や溶接速度を変えた 3 つの条件で実験とシミュレーションを行った。割れ観察から割れはほぼ凝固割れと特定され、極一部の条件で割れずに残った溶接開始部が脆性破壊していることもあった（各条件 N=10 での破面観察結果）。その結果、溶接開始地点で溶接方向に垂直な断面での FEM モデル
近接接点間の距離が溶接変形によるどう変化したかを薄板断面方向に積分した値とオフセット位置との関係を比較し、その値の大小でオフセットによる凝固割れ有無をよく説明できた。ただ、この指標を凝固割れの有無と結び付けてよいか議論のあるところなので、溶接変形の影響を溶接線方向にも拡大して数値化し、その値を指標として凝固割れ有無のオフセット依存性を説明できるか検討が必要と考えている。
2．摩擦攪拌プロセス中の負荷荷重低減とその WC ツール構成元素固溶量への影響
種々の強度を有する鋼の接合部、例えば突合せ継手の止端部、の疲労強度を増加させるために特定の条件で FSP することで止端部表層に FSP ツール構成元素を固溶させ、止端部表層強度を特にW の固溶硬化で増加させ、また改質した表面の Ms 点を室温付近まで下げることでマルテンサイト
変態時の膨張による圧縮残留応力の付与も出来るプロセスを開発し、実際の継手疲労強度改善を実― 81 ―

証している。これを実用化してもらうには、FSP のツール押付荷重の低減が必要と考えられ、ツール断面積を減少させて押付の応力はそのままにして荷重のみ減らす試みにて、ツール構成元素を疲
労強度が改善した止端部表層と同程度の固溶量に出来るかを検討した。その結果、ツールを挿入する体積と回転速度を制御することで、ツール径 7.5 mm までなら高い濃度のツール構成元素を供給できるプロセス条件があることを明らかにした。その条件下では、通常ツール径での施工時に約 20
kN であった押付方向の荷重を 4.5-7 kN にまで減少出来た。
3．アルミニウム合金での交流パルスティグ溶接時に外部磁場が溶込形状へ与える影響
厚さ 3 mm のアルミニウム合金板を用い、タングステントーチの両側に設置した電磁石の励起電圧を 2、4、6、8 V と変化させ、外部磁場の付与方向を溶接方向に垂直に右向きまたは左向きとした 8 種類の条件にて交流パルスティグ溶接を行い、ビード外観と溶接方向に垂直な断面の溶け込み形状などを観察し、外部磁場が溶け込み形状に与える影響を調査した。その結果、底面のビード幅を上面のそれで割った溶け込み比率は外部磁場の付与の有無や方向に関わらず励起電圧 6 V で最大値を示した。また、同じ励起電圧で比較すると、外部磁場を左方向に付与したほうが溶け込み比率が大きくなった。適切な外部磁場の付与によりアークが溶接線方向に振動することで母材表面への実効入熱が減少するものの、溶け込み深さは増加した。一方、過剰な外部磁場の付与は実効入熱を著しく減少させ、それに起因して溶け込み深さが減少した。以上より、交流パルスティグ溶接に外部磁場を付与することにより、外部磁場の影響でアークが偏向・振動し、それにより熱源からの入熱エネルギー分布を変化させることが出来て、実効入熱を減らしながら溶け込み深さを深くする溶接が可能なことを明らかにした。
4．WAAM 部材への電気パルス付与による残留応力低減機構の解明
WAAM 部材の積層インターバル毎にある特定条件のパルス電流を付与（EPT）すると部材表層の引張残留応力が低減できると共同研究先が報告している。先行研究では、5 層積層後の部材表層の残留応力測定と SEM-EBSD 測定を行っていたが、EPT 処理と組織や残留応力の分布についてまだ議論がある。本研究では、1、3、5 層積層後の表層について調べることとしたが、卒業研究ではEPT 有無の 1 層積層試料についての観察・分析評価となった。1 層積層試料表層中央部では、EPT無し試料で大きな引張残留応力が、EPT 有試料で大きな圧縮残留応力となり、大きな差異が現れていた。1 層積層部材では、旧オーステナイトと考えられる柱状晶が積層方向と約 45°に傾いて成長しており、その粒内にサブミクロンサイズの板状の微細粒が生成しており、これらはベイナイト相と考えられる。SEM-EBSD の結果より、EPT 処理により測定点と隣接する部位との結晶方位差が大きい領域が明らかに減少し、ほぼ結晶方位差の無い領域が粒状晶の成長方向に沿った粒界に広がっていた。これは引張残留応力の大幅な減少を説明可能かもしれないが、大きな圧縮残留応力の付与の原因については今だ明らかではない。
5．超ハイテン鋼の重ねすみ肉溶接継手の疲労強度増加に及ぼす溶接ワイヤ Cr 濃度の影響
構造物に超ハイテン鋼を適用することで所望の強度を有しつつ板厚を薄くしたい要望がある。その中で、高強度化された母材に劣らず、溶接継手の強度、とくに疲労強度も増加させる溶接ワイヤを含めた溶接法の開発が求められている。本研究では、1.2 GPa 級の超ハイテン鋼材の重ねすみ肉
溶接に Cr 濃度を調整した溶接ワイヤを用いて、その継手の疲労強度への影響とその理解を目的とした。Cr 濃度の増加は溶接金属の硬度増加に直結する。その結果、Cr 濃度が 6% を超えると、疲
労強度増加につながるが、溶接条件や Cr 濃度がより疲労強度の最大値は変化した。現在のところ、
Cr 濃度により溶接余盛や溶接止端部の形状が変化し、Cr 濃度増加による溶接部の硬化と止端部への応力集中との競合にて疲労強度が最大となる Cr 濃度が決まっていると明らかにした。今後、応― 82 ―

力集中に影響を与える止端部形状や余盛形状と溶接ワイヤ Cr 濃度との関係を溶接部の表面張力温
度依存性の Cr 濃度による変化から CFD シミュレーションを使って溶接部形成を再現し、適切な施工方針とその根拠を得たい。
6．銅溶接金属中への CNT 添加の検討
熱・電気伝導性に優れた銅の溶接金属では結晶粒粗大化による強度低下が課題と考えられ、その特性を減少させることなる強化する方法として CNT 添加を検討した。Cu 粉末に CNT を添加した混合粉末を金型内部に詰め、油圧プレスで加圧成形・圧着した後に、ディスクレーザに溶融凝固させた。その結果、ブローホールが多数形成されるため、更に Ti を添加することによりブローホールの形成を抑制した。ブローホール量と CNT および Ti 添加量には関係があり、Ti と C の反応により TiC が形成するそれぞれの添加量比のあたりで母材よりはるかに高い高度が得られる条件を見出した。
7．シンクロフィード溶接のおけるコンタクトチップの高耐久化
現状チップ材の組成を見直すことで高耐久化する試みは、高耐久化のための高融点元素の添加が添加による融点の急上昇のため試料作製が困難となり断念した。そのかわりに、Ni-B メッキすることにより溶接ワイヤ送給通路の耐久性を上げる対応法の評価を行った。最表層の Ni=B メッキを含
めて Ni メッキのやり方によりチップ寿命が異なるため、その原因を明らかにすべく Ni メッキ膜構
造、組織、各元素濃度分布などを観察し、メッキ手法の違いなどを含めてそれら観察結果の違いを理解し、より高耐久化となるメッキ手法の最適化を試みている。
8．タンデム - パルス GMAW における被溶接体振動とタンデムトーチ配置の関係が溶込み形状に及ぼす影響の解明
タンデム - パルス GMAW にて被溶接体をある振動数の正弦波で振動させることでフィンガー形
状からなべ底形状の溶け込みに変化させた。市販 Flow-3D ソフトに独自サブルーチンを加えた CFD
シミュレーションにて、溶込み形状の周波数依存性（実験結果）を再現でき、溶融池内の対流や実効電圧・電流変化と合わせたその機構を考察し、最適形状と考えられる時に HAZ の入熱（温度変化）も最小になっていたことを明らかにし、論文発表した。
（2） 研究に対する自己評価
独自課題や企業・他の国内外の研究機関との共同研究課題に、溶接金属や接合界面の微細組織観
察と構造・元素濃度分布解析、その用途に応じた機械特性試験結果などを基に、課題に対する何かしらの解を得ることが出来た。従来のあるいはある専門に特徴的な評価や解析をしていないので、その手法や結論には議論が残るところもあり、そこをどう論文発表につなげるかは早急に解決が必要と考えている。その中で、独自課題で国際共同研究であった被溶接体の正弦波振動によるなべ底
形状溶け込みへの変化について、周波数依存性のシミュレーションから何故その周波数でなべ底形状に最も近くなり、かつ HAZ への実効入熱が最も低くなるかなどを可視的に明らかにでき、論文となった。一方、企業との共同研究においては、現象の理解は得られたものの論文化が課題で、い
くつかについては内容理解が深まったので、論文化の時期に来ており、来年はそれら成果の論文化が最も実行すべき事であると考えている。国際共同研究では、ある特定の電気パルスを与えること
で熱的な影響でなく、電気的な影響のみで残留応力を劇的に変化させた現象の組織やひずみ観察とその結果による考察を引続き行い、その機構を明らかにすることを急ぎたい。
国内・国際学会では、院生教育も含め多数の成果発表をはじめ、査読付き会議録、雑誌論文などの成果を挙げたが、引き続き論文投稿準備中のものもあり、鋭意進めていく。

― 83 ―

伊藤が基盤研究（C）を、山本が若手研究を継続にて、民間等との複数の共同研究・学術相談を伊藤、高橋が行った。
4．4 教育に対する自己評価
学内の講義科目として、マテリアル生産科学専攻の博士前期課程の学生に、伊藤と高橋は、機能材料学の講義（夏学期）を行った。特に組織制御による高強度化の機能付加を講義の中心に据え、光学顕微鏡と電子顕微鏡を用いた組織観察について解説した。全学共通科目の学問への扉（マチカ
ネゼミ）では、伊藤は「3 次元プリンタを用いたものづくり」を、高橋と山本は「強くて軽い新聞紙橋を設計しよう」を担当した（前期配当）。山本は、工学部の情報工学演習を、また関西大学化学生
命工学部 非常勤講師として「マテリアル工学実験」の前期と後期の計 2 講義を担当した。
本年度は、博士前期課程 2 年生 2 名と 1 年生 2 名、学部学生 2 名が在籍した。各学生に独自の研究テーマを与え、十分な指導を行い、博士前期課程の学生 4 名には研究成果を溶接学会にて口頭発表を行わせた。
4．5 社会貢献に対する自己評価
伊藤は、（一社）溶接学会にて、学術担当理事、2022・2023 年度代議員、全国大会運営委員会委
員長、編集委員会副委員長、研究推進部会、企画委員会、溶接教育委員会、論文査読委員会の業務
委員、界面接合研究委員会 副委員長、溶接冶金研究委員会 委嘱委員を、（一社）日本溶接協会にて、第 38 期の学識会員、溶接管理技術者認証委員会委員、溶接材料部会技術委員会 委員長、WL 運営
委員会 委員長兼問題選択を、日本溶接会議（JIW）第 17 委員会 委員長を、国際溶接学会（IIW）にて
IX-L 委員会 副委員長を、（公社）日本金属学会にて、講演大会委員会第 6 分野 委員を担当した。また、
Korean Society for Heat Treatment の Guest Editors（Foreign Researchers）として論文査読を行った。国・自治体・公益法人等への貢献として、（独）新エネルギー・産業技術総合開発機構の事前書面審査委員として、JST 創発的研究支援事業の外部専門家として審査を行った。
山本は、（一社）溶接学会にて編集委員会 委員、若手会員の会 運営委員として、（一社）日本鉄鋼協会にて学会部門 創形創質工学部会 接合・結合フォーラム 委員として活動した。また、関西大学
にて非常勤講師としてマテリアル工学実験 I と II を担当した。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価（国研）物質・材料研究機構、東京大学、東海大学、新潟大学、学内複数研究室から共同利用・共同研究者を受入れ、接合界面などの微細組織観察・評価を行った。本年度も査読付き学術論文、国際・国内会議発表などの研究成果の発信を行った。詳細は研究成果をご参照ください。

― 84 ―

4．7

研究業績（1） 査読付き学術論文（1） Effect of Workpiece Vibration Frequency on Heat Distribution and Material Flow in the Molten Pool in
Tandem-Pulsed Gas Metal Arc Welding
Int. J. Adv. Manuf. Technol., 129（2023）, 2507-2522.
H. H. Zargari, K. Ito and A. Sharma（2） Quasi-Direct Cu-Si3N4 Bonding Using Multi-layered Active Metal Deposition for Power-Module
Substrate
Mater. Des., 238（2024）, 112637.
H. Tatsumi, S. Moon, M. Takahashi, T. Kozawa, E. Tsushima and H. Nishikawa（3） 狭窄パルスTIG溶接によるAl/Cu異材接合界面複雑化と継手強度向上
溶接学会論文集，41, 1（2023）, 168-177.
山本 啓，柳 悠輔，伊藤 和博，古免 久弥，田中 学，村田 彰久（3） 国際会議発表論文（査読なし）（1） Adapted to Generate Compressive Residual Stress and Retained Austenite in a Steel Surface Layer by
Friction Stir Processing with the WC Tool
IIW-XI-L, Annual Assembly 2023, Singapore（2023.7.17-19）, E2.
H. Yamamoto, Y. Yamamoto, K. Ito and Y. Mikami（2） Low-temperature Toughness Increase for Austenitic Stainless Steel Weld Metal for Cryogenic Use
IIW-II-A, Annual Assembly 2023, Singapore（2023.7.16-18）, E2.
Y. Kitagawa, H. Maniwa, M. Abe, M. Suzuki, Y. Hoshino, R. Oda, H. Yamamoto, S. M. Hongand K. Ito（4） 国内会議発表論文（査読あり）（1） 低温陽極接合
29th Symp. on "Microjoining and Assembly Technology in Electronics", オンライン（2023.1.25-26）,
221-226.
高橋 誠（7） 国際会議発表（1） Adapted to Generate Compressive Residual Stress and Retained Austenite in a Steel Surface Layer by
Friction Stir Processing with the WC Tool
The 76th IIW Annual Assembly and Int. Conf. on Welding and Joining, Singapore（2023.7.16-21）
H. Yamamoto, Y. Yamamoto, K. Ito and Y. Mikami（2） Low-temperature Toughness Increase for Austenitic Stainless Steel Weld Metal for Cryogenic Use
Int. Institute of Welding Annual Assembly 2023, Singapore（2023.7.21-26）
H. Maniwa, M. Abe, M. Suzuki, Y. Kitagawa, Y. Hoshino, R. Oda, H. Yamamoto, S. M. Hongand K. Ito― 85 ―

（8） 国内学会発表（1） 加工誘起変態を起こすδフェライト含有γ系溶着金属の横膨出量と吸収エネルギーの関係
2023年度溶接学会秋季全国大会，富山県富山市（2023.9.13-15）
星野 佑介，小田 怜佳，伊藤 和博，山本 啓，S. M. Hong，阿部 真弓，鈴木 正道，北川 良彦（2） 低温陽極接合による異種ガラス間の接合
2023年度 溶接学会春季全国大会，オンライン開催（2023.4.25-5.9）
高橋 誠（3） 健全な陽極接合界面の形成に必要な導体側材料の酸化量
2023年度 溶接学会秋季全国大会，富山大学（2023.9.13-15）
高橋 誠（4） 陽極接合の進行に対する接合電圧の影響
日本金属学会 2022年 秋期 第173回講演大会，富山大学（2023.9.19-22）
高橋 誠（5） 摩擦攪拌プロセス中の荷重低減とそのWCツール元素固溶量への影響
2023年度溶接学会秋季全国大会，富山県富山市（2023.9.13-15）
柳 悠輔，山本 啓，伊藤 和博（6） 摩擦攪拌プロセス中の荷重低減とそのWCツール元素固溶量への影響
日本金属学会 2023年秋期（第173回）講演大会，富山県富山市（2023.9.19-21）
山本 啓，柳 悠輔，伊藤 和博（7） Alloying of Low-Carbon Steel Surface Due to Friction Stir Processing with WC Tool Wear
The 3rd Materials Research Meeting（MRM2023）/ The 24th IUMRS-Int. Conf. in Asia（IUMRSICA2023）, 京都（2023.12.11-16）
H. Yamamoto, Y. Yamamoto, K. Ito and Y. Mikami（8） オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属の極低温じん性向上に寄与する因子の検討
2023年度春季全国大会，online（2023.4.25-5.2）
星野 佑介，小田 怜佳，S. M. Hong，山本 啓，伊藤 和博，馬庭 啓史，阿部 真弓，鈴木 正道，
北川 良彦（9） Effect of Offset Distance on the Solidification Crack Initiation in the Carbon Steel Plate for the Meltrun Laser Welding
2023年度秋季全国大会，富山県富山市（2023.9.13-15）
S. M. Hong，植村 幹太，三上 欣希，德永 仁寿，富士本 博紀，伊藤 和博（10） 高炭素鋼薄板の端部レーザ溶接における凝固割れに関する数値シミュレーション
2023年度秋季全国大会，茨城県つくば市（2023.9.26-28）
植村 幹太，S. M. Hong，三上 欣希，伊藤 和博，德永 仁寿，富士本 博紀（9） 国際会議講演（1） Numerical Analysis on the Effect of Heat Loss by Zinc Evaporation in Aluminum Alloy - GI Steel
Joining by AC Pulse GMAW
2024 Japan Welding Society Young Researcher Study Group, On-line（2023.8.4）
S. M. Hong

― 86 ―

（10） 国内会議講演（1） Thin Plates Welding for Automobiles
接合科学研究所同窓会2023年度ウインターフェス，On-line（2024.1.31）
S. M. Hong（16） 規準・規格等の作成（1） WES 2302 （溶接材料の管理指針）
日本溶接協会伊藤 和博，澤口 直哉，斎藤 佑介，小出 宏夫，小林 雄二，松本 和幸，中井 洋二，鳥形 啓輔，
中西 大喜，今岡 進，木口 明浩（17） 外部資金（単位：千円）

科学研究費補助金（1） 基盤 C

被溶接体振動によるガスメタルアーク溶接溶込み
形状鍋底化への改善とその機構解明

伊藤

和博

910

（2） 若手研究摩擦攪拌ツール元素の強制固溶に基づく表層組織/ 残留応力の同時制御

山本

啓

910

（1）

ダイヘン溶接・接合協働研究所

伊藤

和博

1,000

（2）

日本製鉄ものづくり未来協働研究所

伊藤

和博

1,000

（3）

極低温用オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属のじん性に及ぼす組織の影響

伊藤

和博

1,950

（4）

超ハイテン鋼板のアーク溶接疲労強度向上手法に
関する研究

伊藤

和博

1,950

JST・さくらサイエンス・第 2 回・B コース共同
研究

伊藤

和博

2,800

（1）

伊藤

和博

660

（2）

高橋

誠

275

（3）

高橋

誠

275

民間等との共同研究

受託事業
（1）

学術相談

― 87 ―

奨学寄附金
（1）

4．8

山本

啓

1,000

教育

氏名：伊藤

和博

（1） 大学院等講義科目（1） 全学共通教育

マチカネゼミ 3 次元プリンタを用いたものづ
くり〜遠くまで多量に飛ばす散水ポンプのノズルの設計と製造〜（2） マテリアル生産科学専攻

機能材料学

氏名：高橋

誠

（1） 大学院等講義科目（1） マテリアル生産科学専攻

機能材料学（2） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「強くて軽い新聞紙橋を設計しよう）

氏名：山本

啓

（1） 大学院等講義科目（1） 工学部

情報工学演習（2） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「強くて軽い新聞紙橋を設計しよう」）

4．9

社会貢献

氏名：伊藤

和博

（1） 学会役員（1） （一社）日本溶接協会

WL 運営委員会（2） （一社）日本溶接協会

日本溶接会議（JIW）第 17 委員会
委員（委員長）（3） （一社）日本溶接協会

溶接材料部会技術委員会（4） （一社）日本溶接協会

日本溶接協会第 38 期学識会員― 88 ―

委員長兼問題選択委員長

（5） （一社）日本溶接協会

日本溶接協会第 38 期溶接管理技術者認証委員会（6） （一社）溶接学会

界面接合研究委員会（7） （一社）溶接学会

企画委員会（8） （一社）溶接学会

研究推進部会（9） （一社）溶接学会

編集委員会（10）（一社）溶接学会

全国大会運営委員会（11）（一社）溶接学会

溶接教育委員会（12）（一社）溶接学会

溶接冶金研究委員会（13）（一社）溶接学会

論文査読委員会（14）（一社）溶接学会

理事（学術担当）（15）（一社）溶接学会

2022・2023 年度代議員（16）（公社）日本金属学会

講演大会企画委員（17）（公社）日本金属学会

新第 6 分野（18）（公社）日本金属学会

調査・研究企画委員会（19）（公社）日本金属学会

本多記念講演委員会（20） IIW

IIW-IX-L 委員会（21） Korean Society for Heat Treatment

Guest Editors（Foreign Researchers）

副委員長

委員
委員
副委員長
委員長

委員
学術幹事

委員

委員
委員
委員

副委員長

（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） （国研）新エネルギー・
産業技術総合開発機構

事前書面審査委員（2） JST 創発的研究支援事業

外部専門家

氏名：山本

啓

（1） 学会役員（1） （一社）日本鉄鋼学会

学会部門 創形創質工学部会
接合・結合フォーラム 委員（2） （一社）溶接学会

若手会員の会 運営委員

― 89 ―

（3） （一社）溶接学会

編集委員会 委員

（3） 他大学等での非常勤講師（1） 関西大学化学生命工学部

マテリアル工学実験Ⅰ（2） 関西大学化学生命工学部

マテリアル工学実験Ⅱ

4．10

全国共同利用に関する研究（1） 令和 5 年度共同研究員と研究テーマ
氏名：伊藤

和博

一般公募研究課題（1） 佐々木（2） 岡南朋裕
雄斗

新潟大学自然科学系

超音波接合における摩擦，界面接合機構

新潟大学大学院
自然科学研究科
材料生産システム専攻

超音波接合による異種材料接合界面の解析

（3） 董

佳遠

大阪大学 工学研究科（多結晶ダイヤモンドの表面観察）
附属精密工学研究センター

（4） 孫

栄硯

（多結晶ダイヤモンドの表面観察）
大阪大学大学院
工学研究科
附属精密工学研究センター（5） 志村考功

大阪大学大学院工学研究科

局所液相エピタキシャル成長により作製した半導体微細構造の結晶性評価（6） 田中信敬

大阪大学大学院工学研究科

局所液相エピタキシャル成長により作製した半導体微細構造の結晶性評価（7） 近藤優聖

大阪大学大学院工学研究科

局所液相エピタキシャル成長により作製した半導体微細構造の結晶性評価（8） 早川雄大

大阪大学大学院工学研究科

局所液相エピタキシャル成長により作製した半導体微細構造の結晶性評価（9） 大畑充

大阪大学大学院工学研究科

溶接継手の破壊靭性評価のための小型試験法の提案に関する研究

大雪

大阪大学大学院工学研究科
物理学系専攻精密工学コース

超平滑 Si 基板を使用した原子拡散接合に関する研究

大阪大学大学院工学研究科
物理学系専攻精密工学コース

超平滑 Si 基板を使用した原子拡散接合に関する研究（10） 藤（11） 櫛川新太― 90 ―

（12） 宮沢靖幸

東海大学ろう付部ミクロ組織観察と分析装置による分析（13） 鎌田龍介

東海大学工学研究科
応用理化学専攻宮沢研究室

BAg13a/SUS304L ろう付時に形成される Ni
濃化層形成について調査・考察する（14） 田嶋晃

東海大学大学院

異種金属ろう付に母材中の微細添加元素が及ぼす影響（15） 福壽信人

東海大学大学院

異種金属ろう付に母材中の微細添加元素が及ぼす影響（16） 小林昂太郎

東海大学大学院（17） 加藤淳也

東海大学大学院
宮沢研究室

ろう付試験片の作成及び微細組織の観察と評価（18） 仲見友佑

東海大学大学院
宮沢研究室所属

Al と Al のろう付

（19） 女屋崇

東京大学大学院
新領域創成科学研究科
物質系専攻

HfO2 系強誘電体ナノ薄膜 / 金属構造の異種
材料界面制御及び微細構造評価（20） 塚越一仁

物国立研究開発法人物質・材料研究機構 ナノアーキテク
トニクス材料研究センター

酸化物半導体チャネル / 酸化物絶縁膜 / 金属膜における異種接合界面の反応性及び 微細構造の解析

物質・材料研究機構 国際
ナノアーキテクトニクス研
究拠点

酸化物半導体チャネル / 酸化物絶縁膜 / 金属膜における異種接合界面の反応性及び微
細構造の解析

（21） 生田目俊秀

学生― 91 ―

異種金属ろう付に母材中の微細添加元素が及ぼす影響

接合機構研究部門
接合界面機構学分野

接合機構研究部門
接合界面機構学分野
4．1 研究概要
本研究分野は、鉄鋼材料、非鉄材料、非金属材料およびそれらを組み合わせた接合・溶接界面における諸現象を巨視的、微視的に解析することで、種々の接合・溶接プロセスにおける界面の形成機構を明らかにするとともに、その知見を活用した新規界面制御技術を確立することを目的とする。
新たな価値創出のコアとなる強みを有する摩擦接合法（摩擦攪拌接合（FSW）、摩擦圧接、線形摩擦接合）や溶融溶接法を主軸とし、次世代接合 & 改質プロセス技術を創出し、新たな学術基盤を体系化するとともに我が国の産業競争力向上による持続的な成長の一助となることを目指す。
4．2 研究課題
1．摩擦接合（FSW、摩擦圧接、線形摩擦接合）界面制御と形成機構の解明
2．新規接合 & 改質プロセスの開発
3．溶接界面、溶融池形成機構の解明
4．接合界面構造の解析
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．摩擦接合（FSW、摩擦圧接、線形摩擦接合）界面制御と形成機構の解明
中・高炭素鋼、高 Mn 鋼、高強度鋼、高 P 鋼、C-Si-Mn 鋼、高 Ni 鋼、2 相ステンレス鋼、インバー合金、高強度 Ti 合金、Ni 基超合金、高強度 Al 合金、Al 合金丸棒、高強度 Mg 合金などの難接合材の摩擦接合や、異種の Al 合金、炭素鋼／Al（重ね）、Cu／Al、Al／CFRP、Ti／CFRP、ポーラス Al／プラスチックなどの組み合わせにおける異種接合に取り組んだ。
低温線形摩擦接合法（LFW）や低温摩擦圧接（RW）などの独自の接合技術を用いて、高強度材や異種材料の接合へ発展させた。これまで難接合材とされていた材料や組み合わせに対して接合を可能にしたり、異種材料に対しても、鉄鋼材料と Al 合金、Al 合金と Cu 合金などは極めて需要の高い組み合わせに対しても無欠陥で 100% の継手効率を達成した。加えて、融点降下の大きい Al 合金と Mg 合
金や金属と CFRP などの接合にも成功している。これらの固相接合技術を用いて、T 字継手、十字継
手の接合に取り組んでおり、疲労寿命の長寿命化に関する技術を確立した。これらの中でも、特に Ti
合金の低温 LFW を航空機のブリスクへ適用する技術は、接合後の熱処理工程を省ける技術として注目されている。これにより、当該学生が日本鉄鋼協会ポスターセッションで優秀賞を受賞した。
新規の接合法として、真ん中の材料を振動させることで、3 つの材料を同時に接合できるセンター
ドライブ両面 LFW を開発した。LFW、センタードライブ両面 LFW に関しては、企業との連携に
より装置の開発も行っており、今後、さらなる展開を図っていく。
2．新規接合 & 改質プロセスの開発
固相で抵抗スポット接合を行う技術、すなわち、「固相抵抗スポット接合：CSJ」の開発を継続した。
2 構造の電極とすることで、電極の消耗を抑制できるとともに、大荷重を印加可能となり、鉄鋼材料
を A1 点以下で抵抗スポット接合する技術を開発した。本手法は、株式会社ダイヘンと共同で装置開発を行っているため、国内だけでなく海外からも大いに注目されている技術となっている。この技術の成果に対して、第 55 回市村学術賞、第 20 回本多フロンティア賞、鉄鋼協会学術功績賞等を受賞した。
摩擦攪拌接合に関連した技術としては、前進側に回転ツールを傾斜させる「傾斜ツール FSW」を開発した。ツールを RS（前進側）に傾斜させることで、ショルダが無くてもバリの抑制が可能であることを明らかにした。このプロセスでは、接合温度を極めて低く抑えられ、異種材料の接合に極めて有効である。

― 93 ―FSW ツールに関しては、サイアロン、窒化ケイ素ツールの開発を用いた 15 m 厚板鋼板の接合に成功し、実用化に向けて大きく前進した。日刊工業新聞（2023 年 9 月 13 日）に掲載された。一方で、
0.5 mm 厚さの極薄材の FSW にも成功し、これにより、当該学生が軽金属溶接協会優秀研究発表賞を受賞するとともに、日刊工業新聞（2023 年 9 月 8 日）にも掲載された。
加えて、当研究室で開発した、ジュール熱を利用する「圧力制御通電圧接」の適用範囲の拡大を行い、球状黒鉛鋳鉄の接合や鋳鉄と鉄鋼材料の接合に成功した。鋳鉄は、一旦、溶融すると炭化物からなるチル層が形成したり、大きな変形を加えると、黒鉛が線状に分散するため接合が困難とされていたが、これを解決した。加えて、断面積の大きい、例えば、200 mm×200 mm などの大型の角材においても、使用電力量を抑える新技術を確立し、パイプ材の接合についても、内部にバリを形成させないで接合する技術をシミュレーションを併用して確立した。
本年度から固相で行う AM 技術の開発に着手した。固体の構造物を固相で製造する方法はエネル
ギー効率が良く、溶融を伴う LBF などの方法と比較して、20 〜 30 倍の積層スピードを達成した。
日本経済新聞（2024 年 6 月 25 日）に掲載された。
3．溶接界面、溶融池形成機構の解明
Spring-8 を活用して、溶接中の相変態を回折パターンから同定することで、オーステナイト鋼、Fe-Mn-Si 合金の凝固モードなどの溶接凝固現象を明らかにし、割れの抑制法について検討した。この手法は、今後、割れが課題となっている材料の課題解決に大きな武器となると考えられる。TIG
溶接時における結晶の成長速度、溶融池内の溶質の濃度分布変化、ひずみ分布を測定することにより、割れの発生メカニズムの解明ならびにその改善案を提案した。
J-PARC を用いて、12 mm 厚 LFW 継手に対して、残留応力分布を測定した。板厚方向、板幅方向
あるいは面からの距離に対して、どのように残留応力が変化するか測定した。継手中央では引張の残留応力が存在するが、表面近傍では圧縮の残留応力が存在した。
LFW 継手に関しては、種々の炭素量の炭素鋼を A1 点以下で接合した継手の水素脆化挙動ついても調査した。A1 点以下で接合することにより、界面に水素脆化感受性の高いマルテンサイトが生成しないため、水素環境下で界面破断しないことを明らかにした。本成果に対して、学生が日本鉄鋼協会ポスターセッションで奨励賞を受賞した。加えて、固相抵抗スポット接合（CSJ）をはじめとする固相接合群においては、溶融させないため、薄板亜鉛メッキ鋼板などの接合においてもメッキ層が粒界に沿って侵入する LME が発生しないことを明らかにした。
摩擦圧接に関しては、3 次元 X 線透過装置を用いて、これまで不可能であった、現象の可視化についても成功した。また、この他にも、摩擦熱を利用したポーラス材料の作製や気孔形成および変形挙動の透過 X 線観察を用いたプロセスの可視化を行った。ポーラス材料を意図的に添加して、使用後の解体を容易にする技術も確立した。
4．接合界面構造の解析
耐食性の向上が期待できる高 P 鋼を中心に接合界面の形成状態と疲労特性の関係をマクロ及びミ
クロの観点から解明した。P 量や接合温度を A1 点以下と A3 点以上などに変化させ、強度と疲労特性、耐食性と錆の構造に及ぼす影響を明らかにした。継手の残留応力の分布や疲労特性との関係を調査した。その他、耐食性の高い継手を得る目的で高 Al 鋼を開発し、その際生じる κ 相という炭化物とセメンタイトとの変形挙動について論じた。
マルテンサイト鋼の接合に対しては極低温 LFW が有効であることも示した、HAZ 軟化が効果的に抑制される他、界面近傍では、シングルバリアントマルテンサイトの形成により、従来にない高い硬度を有する組織が形成することを明らかにした。
摩擦接合を念頭においた Cr-Si 鋼、Mn-Si 鋼などを開発するとともに、マルテンサイト鋼に Mo、V を添加し、2 次析出硬化を利用することで、HAZ 軟化を抑制する技術を確立した。2 次硬化の温― 94 ―

度と A1 点を同時に制御することにより、継手効率 96% を達成した。1500 MPa 級のマルテンサイト
鋼の継手効率としては、従来と比較して極めて高い値である。
6Ni 鋼に対して、FSW の強加工を付与することで結晶粒を微細化させ、オーステナイト安定化、TRIP 効果の発現をもたらす技術のメカニズムの解明を行った。また、集合組織から、FSW 中の流動挙動を推定する技術を確立した。2 相ステンレス鋼の FSW の攪拌部における微細組織の不均一性、
特に板厚方向の不均一性とその形成機構を明らかにし、これに対しては、（公社）日本金属学会から新進論文賞が授与された。
（2） 研究に対する自己評価
本研究分野は、難接合材を含む種々の素材の摩擦攪拌接合、接合部における現象の解明とそれに基づく高効率・高品質溶接法の開発、摩擦攪拌プロセス等を用いた表面改質とその評価などを中心に多くの成果を挙げ、査読付き原著論文を 45 報発表した。これら多くは International Journal of Machine Tools
and Manufacture（14.0）、Composites Part B: Engineering（13.1）、など、インパクトファクターが 10 を超える雑誌に掲載されたのを始め、Journal of Materials Research Technology（6.4）4 報、Materials Science andEngineering A（6.4）
、Journal of Materials Processing Technology（6.3）
、Journal of Manufacturing Process（6.2）2
報、Journal of Alloys and Compounds（6.2）2 報、Tribology International（6.2）
、Materials Chemistry and Physics（4.6）
、Scientific Reports（4.6）
、Journal of Advanced Joining Processes（4.1）3 報、The International Journal of、Science and Technology ofAdvanced Manufacturing Technology（3.4）
、Materials Today Communications（3.8）
Welding and Joining 4 報（3.3）などインパクトファクターが高く、国際的に認められた雑誌に掲載された。
Spring-8 や溶接現象 3 次元可視化システム等を活用して、溶接凝固割れのメカニズムを始めとする溶接現象の解明などにも取り組むとともに、将来の解体を考えて、分離技術についても検討した。
特許は 17 件出願し、以前出願した特許が 14 件権利化された。国際会議の招待講演が 3 件、国内
招待講演 11 件、解説 ･ 著書 1 件、著書 4 件と研究成果を社会に対して還元し、十分にその責務を果たしている。これらの一連の研究成果に対して、第 20 回本多フロンティア賞、（一社）日本鉄鋼協会学術功労賞を始めとして、（一社）日本鉄鋼協会澤村論文賞、（公社）日本金属学会新進論文賞、鉄鋼協会ポスターセッション優秀賞、奨励賞各 1 件などの 8 件の受賞をした。BS テレ東の加藤浩
次氏の番組である「居間からサイエンス」に出演し、接合分野の啓蒙に努めたことも特筆に値する。
研究予算に関しても、科学研究費補助金 A、鉄鋼協会研究プロジェクト、NEDO 先導研究プログ
ラム / エネルギー・環境新技術先導研究プログラムなどから外部資金を獲得するとともに、奨学寄附金を含めた種々の業種の企業との共同研究も積極的に推進している。R5 年度における研究予算（外部資金獲得総額）は、約 1 億 1019 万円であり、研究環境も十分に整備できたと考える。research.
com のまとめによると、藤井のこれまでの成果は h-index が 65 であり、世界 3836 位にランクされた（国内 197 位）。Materials Science の分野では、阪大では現役トップにランクされている。（株）パテント・
リザルトの分析において、全領域で注目度の高い発明者 6 名（うち阪大 2 名）にランクインした。「大阪大学の注目度の高い発明者は、再生医療の松崎典弥 教授と摩擦接合の藤井英俊 教授」とある。
4．4 教育に対する自己評価
大学院教育においては、マテリアル生産科学専攻の協力講座として、機能性評価学およびマテリ
アル生産科学ゼミナールの授業を担当した。授業後のアンケート調査等によれば、毎年、極めて高い評価を得ている。また、接合研全体として担当しているマチカネゼミにおいても授業を行い、学部生に対する教育を行った。さらに、藤井はグローバル COE プログラム「構造・機能先進材料デザ
イン教育研究拠点」の後継である、構造・機能先進材料デザイン教育研究センターの教授を兼任している。溶接学会主催の「夏期大学」の非常勤講師を務め、若手研究者の育成に尽力した。
博士後期課程 9 名、博士前期課程 5 名、その他の学生 3 名の指導を行い、博士前期課程 5 件の主査、博士後期課程 1 件の主査を担当した。世界に通用する知識 ･ 技量を身につけるための十分な研究指導を― 95 ―

行うことにより、学生自身による論文発表、学会発表等の多くの成果に結びついている。学生が、鉄鋼協会ポスターセッション優秀賞、奨励賞各 1 件、軽金属溶接協会優秀研究発表賞、溶接学会軽構造加工研究委員会講演奨励賞などの多数受賞したことは、このような教育研究活動が評価されたものと考える。
海外から研究員（特任助教、特任研究員）を 2 名および留学生 7 名を受け入れ、国際化も図るとともに、社会人ドクターを 3 名受け入れるなど、社会人教育も積極的に進めた。今年度、博士前期課程を修了した学生が、ベルギー最高峰の KU Louven 大学の博士課程に進学したことは特筆に値する。また、学生、研究員、教員に対して、吹田祭や冶金杯などへの積極的参加も促し、心の健全性を維持するよう努めている。来年度は、万全な形での開催を切望している。
4．5 社会貢献に対する自己評価
本研究分野は、社会貢献に対しても精力的に行っている。外部機関に対する貢献、すなわち、学会役員、国際会議委員、企業との連携、国 ･ 自治体 ･ 公益法人における種々の活動の委員等のいずれにおいても積極的に行っている。
学会においては、（一社）溶接学会、（一社）日本溶接協会、（一社）日本鉄鋼協会、（公社）日本金属学会、（一社）軽金属溶接協会、（公社）日本鋳造工学会でそれぞれ各種委員等としてその責務を果たしている。特に溶接学会では理事、軽構造接合加工研究委員会委員長を務めた。海外においても、
Nature 誌の系列誌である Scientific Reports の Member of Editorial Board を務め、溶接・接合分野の活性化に寄与すると共に、International Journal of Materials Engineering Innovation の Member of Editorial
Board や IIW Com.III で、鋼の FSW-ISO の制定のための日本代表として参画した。この他、国・自治体・
公益法人等に対しても、各種委員、審査委員を多数務めた。
さらに、民間企業との共同研究も着実に推進することにより、産学連携にも大きく貢献している。
日本製鉄ものづくり未来協働研究所、ダイヘン溶接・接合協同研究所に引き続き、2024 年 3 月に、Honda- 大阪大学 接合科学ものづくり協働研究所を開設し、藤井は 3 つの協働研究所の所長に就任している。Honda- 大阪大学 接合科学ものづくり協働研究所の開所式の様子は、You Tube でアップ
され、わずか 2 週間で 13 万回のアクセスとなり、大きな反響となっている。以上のような活動により、多くの特許や論文などの成果が得られるとともに、日本経済新聞、日刊工業新聞などに合計15 件、成果が掲載されるなど、社会への情報発信にも繋がっている。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
本研究分野は、広く全国の研究機関と 42 件の共同研究を行った。特に、高 Mn 鋼、FMS 合金、
Fe-Cr 原子炉材料の接合を始めとした種々の鉄鋼材料、チタン合金、アルミニウム合金、マグネシ
ウム合金、銅合金などの様々な材料の同種接合、アルミニウム合金と CFRP、フッ素樹脂と異種材料を始めとした様々な組み合わせの摩擦攪拌接合を行い、厚板鋼板の接合にも取り組んだ。また、
線形摩擦接合に関しては、異なるアルミニウム合金の接合やアルミニウム合金とマグネシウム合金の異材の接合を行った。チタン合金に関しては、Cold Dwell 疲労挙動の解明や寿命評価法を検討した。
この他、球面ツールを用いた点接合摩擦アンカー接合の開発、厚板鉄鋼材料用耐熱 FSW ツール
材の開発、FSW ツールの形状の最適化、摩擦攪拌プロセスを用いた軽金属材料の改質、摩擦攪拌プ
ロセスを用いたポーラス材の作製や発泡材の接合、接合分離統合術の開発などのテーマにおいては積極的に研究を遂行し、多くの成果が得られた。加えて、SPring-8 などを用いた溶接現象の解明や接合研所有の高輝度 X 線システムを用いた FSW 流動の可視化などにも積極的に取り組んだ。
その結果、共同研究員との共著の雑誌掲載論文は 12 件に上り、International Journal of Machine
Tools and Manufacture（14.0）、Journal of Materials Research Technology（6.4）2 報、Materials Scienceand Engineering A（6.4）、Journal of Materials Processing Technology（6.3）、Journal of Alloys andCompounds（6.2）、Tribology International（6.2）、Science and Technology of Welding and Joining 2 報（3.3）などの国際的な一流誌にも多数掲載された。

― 96 ―

4．7

研究業績（1） 査読付き学術論文（1） Improved Cross-Tension Strength of a Friction-Element-Welding Joint by Tempering Treatment Using
Electric Heating
ISIJ Int., 63, 4（2023）, 710-718.
S. Matsui, K. Ushioda and H. Fujii（2） Influence of Solute Mg and Zener-Hollomon Parameter on Microstructural Evolution of LinearFriction-Welded Al Joints
J. Mater. Res. Technol-JMRT, 23（2023）, 4334-4345.
J.-W. Choi, W. Li, K. Ushioda, M. Yamamoto and H. Fujii（3） Effect of Strength of Steel Sheets on Peel Tensile Strength and Failure Mode of Dissimilar Joint of Spot
Welds
Weld. Int., 37, 5（2023）, 282-294.
T. Okada, H. Ueda, Y. Miyazaki, M. Yasuyama and H. Fujii（4） Effect of Strength of Steel Sheets on Peel Tensile Strength and Failure Mode of Dissimilar Joint of Spot
Welds
Weld. Int., 37, 5（2023）, 295-308.
T. Okada, H. Ueda, Y. Miyazaki, M. Yasuyama and H. Fujii（5） Microstructure, Mechanical Properties, and Wear Properties of Friction-Stir Processed S45C Steel
Tribol. Int., 186（2023）
J.-W. Park, H.-Y. Jung, W. Jeong, S.-E. Shin, H. Fujii, H.-J. Kim and S.-J. Lee（6） Friction Stir Welding of Dissimilar Al 6061-T6 to AISI 316 Stainless Steel: Microstructure andMechanical Properties
Materials（2023）
M. Newishy, M. Jaskari, A. Järvenpää, H. Fujii and H. A. A.-Aleem（7） Microstructures and Tensile Properties of Friction Stir Welded 0.2%C-2%Si-Cr Steels
ISIJ Int., 63, 6（2023）, 1084-1095.
Z. Wu, T. Nagira, K. Ushioda, G. Miyamoto and H. Fujii（8） Investigation on Microstructure Evolution of Mg-Gd-Zn-Zr Alloys during Friction Stir Processing by
Liquid CO2 Cooling Assisted Stop Action
Mater. Sci. Eng. A., 876（2023）
J. Chen, Z. Li, J. Han, L. Peng, H. Fujii, Y. Wu and H. Cheng（9） Dissimilar Linear Friction Welding of Ni-based Superalloys
Int. J. Machine Tools and Manufacture, 191（2023）
P. Geng, H. Ma, M. Wang, G. Qin, J. Zhou, C. Zhang, Y. Ma, N. Ma and H. Fujii（10） Mechanism of Suppressing HAZ Softening in Friction Stir Welded Martensitic Steel through Hardening
Phenomenon Initiated by Adding Vanadium
J. Mater. Res. Technol-JMRT, 26（2023）, 1151-1167.
Z. Wu, K. Ushioda and H. Fujii― 97 ―

（11） Dissimilar Linear Friction Welding of Ni-based Superalloys
Int. J. Machine Tools and Manufacture, 191（2023）
P. Geng, H. Ma, M. Wang, G. Qin, J. Zhou, C. Zhang, Y. Ma, N. Ma and H. Fujii（12） The Effect of Friction-Stir Welding in Hydrogen Embrittlement of Fe-17Mn Alloy
J. Alloy. Compd, 967（2023）
K.-M. Kwon, T.-M. Park, J. Han, H.-J. Kim, H. Fujii and S.-J. Lee（13） Fatigue Strength Improvement of Linear Friction Welded Butt Joints of Low Carbon Steel by
Pressurizing after Oscillation
J. Manuf. Process., 102（2023）, 795-805.
H. Miao, S. Tsutumi, T. Yamashita, Y. Morisada and H. Fujii（14） Inhomogeneity of Microstructure along the Thickness Direction in Stir Zone of Friction Stir Welded
Duplex Stainless SteelISIJ Int., 63, 10（2023）, 1747-1757.
T. Yamashita, K. Ushioda and H. Fujii（15） Martensitic Transformation Behavior of Fe-Ni-C Alloys Monitored by In-situ Neutron Diffraction
during Cryogenic Cooling
ISIJ Int., 64, 2（2024）, 192-201.
T. Yamashita, S. Harjo, T. Kawasaki, S. Morooka, W. Gong, H. Fujii and Y. Tomota（16） Multiple Analyses of Factors Influencing Fatigue Life of Linear Friction Welded Low Carbon SteelJ. Adv. Join. Process., 9（2024）, 100201.
H. Miao, T. Yamashita, S. Tsutsumi, Y. Morisada and H. Fujii（17） Fe-5Mn-0.1C中Mn鋼におけるリューダース帯伝播中の階層的不均一変形:その場走査型電子顕微鏡観察
鉄と鋼，110, 3（2024）, 205-216.
小山 元道，山下 享介，諸岡 聡，楊 志鵬，ラマ スリニヴァス バラナシ，北條 智彦，川崎 卓郎，
ハルヨ ステファヌス（18） Fe-5Mn-0.1C中Mn鋼におけるリューダース変形中の微視組織および塑性の発達
鉄と鋼，110, 3（2024）, 197-204.
小山 元道，山下 享介，諸岡 聡，澤口 孝宏，楊 志鵬，北條 智彦，川崎 卓郎，
ハルヨ ステファヌス（19） 引張変形中その場中性子回折を用いた0.15C-5Mn鋼における残留オーステナイトと加工誘起
マルテンサイトの役割のその場観察
鉄と鋼，110, 3（2024）, 241-251.
山下 享介，諸岡 聡，ゴン ウー，川崎 卓郎，ハルヨ ステファヌス，北條 智彦，興津 貴隆，
藤井 英俊（20） Dissimilar Joining of Carbon Steel, Pure Nickel and Aluminum Alloys by Center-Driven Double-Sided
Linear Friction Welding
J. Adv. Join. Process., 8（2023）
T. Ito, M. Kamai, T. Miura, Y. Morisada and H. Fujii― 98 ―

（21） Sound Dissimilar Linear Friction Welding of A7075-T6 Al and Mild Steel by Simultaneous Interfacial
Deformation Using Higher Forging Speed
J. Manuf. Process., 109（2024）, 512-523.
F. Khan, T. Miura, T. Ito, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii（22） Interface Welding Mechanism and Strengthening Principle during Friction Stir Spot Welding of UltraHigh Strength C-Mn-Si Martensitic Steel
Sci. Technol. Weld. Join., 28, 3（2023）, 182-192.
X. Wang, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii（23） Improved Mechanical and Electrical Properties of Copper-Aluminum Joints with Highly Aligned
Graphene Reinforcement via Friction Stir Spot Welding
J. Mater. Res. Technol-JMRT, 24（2023）, 9203-9215.
M. S. M. Isa, M. R. Muhamad, F. Yusof, N. Yusoff, Z. Brytan, T. Suga, Y. Morisada and H. Fujii（24） Microstructural Evolution of Aluminium in Dissimilar A1050/S45C FSW Joints by Zn Interlayer
Mater. Sci. Technol., 39, 17（2023）, 2722-2729.
S. Mohamed, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii（25） Effect of Silicon Nitride Microstructure on Characteristics of FSW Tool for Steel and Tool Life
Weld. Int., 37, 6（2023）, 344-351.
K. Funaki, Y. Morisada, T. Fukasawa, Y. Abe and H. Fujii（26） Friction Stir Welding: Process, Temperature, Microstructure and Properties
Sci. Technol. Weld. Join., 28, 8（2023）, 619-632.
H. Liu, Y. Morisada and H. Fujii（27） Interface Structure and Mechanical Properties of Fe/Al Dissimilar Lap Joints Formed by Friction Stir
Welding Using an Adjustable Tool
Sci. Technol. Weld. Join., 28, 8（2023）, 701-709.
X. Wang, Y. Morisada, M. Matsushita, S. Igi, S. Inamoto, M. Kunisu and H. Fujii（28） Interfacial Microstructural Evolution and Mechanical Properties in Dissimilar A1050 Aluminium andS45C Carbon Steel Friction Stir Welded Joints Using Zn Interlayers
Mater. Chem. Phys., 304（2023）
M. Saleh, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii（29） Development of a Cold Spot Joining Method That Enables Sound Joining of Carbon Steel below the A1
Temperature
Sci. Technol. Weld. Join., 28, 9（2023）, 964-973.
T. Aibara, Y. Morisada and H. Fujii（30） Friction Stir Alloying AZ61 Magnesium Alloy and Mild Steel with Zn-CNT Additive
Trans. Indian Inst. Met.（2023）
M. Z. M. Jamil, M. S. M. Isa, S. Raja, M. R. Muhamad, F. Yusof, H. K. Hasnan, M. F.l. Jamaludin,
Z. Brytan, H. Liu, T. Suga, Y. Morisada and H. Fujii（31） Material Flow in Friction Stir Welding: A Review
J. Mater. Process. Technol., 320（2023）
D. Ambrosio, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii― 99 ―

（32） Numerical and Experimental Investigation of Pressure-Controlled Joule-Heat Forge Welding of Steel
Tubes
J. Manuf. Process., 106（2023）, 240-253.
R. Shotri, T. Ogura, P. Geng, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii（33） センタードライブ両面線形摩擦接合によるAl合金と炭素鋼の異材接合
溶接学会論文集，41, 4（2023）, 318-327.
伊藤 鉄郎，釜井 正善，森貞 好昭，藤井 英俊（34） Friction Stir Welding of Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si Seismic Damping AlloyISIJ Int., 63, 12（2023）, 2056-2065.
T. Nagira, T. Nakamura, T. Sawaguchi, M. Mori, Y. Morisada and H. Fujii（35） Improvement of Weldability and Fracture Behavior of Mild Steel and A7075 Aluminum Alloy
Dissimilar Friction Stir Welded Joints by Increasing Welding Speed
Mater. Today Commun., 37（2023）
M. Saleh, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii（36） 窒化ケイ素製FSWツールの特異摩耗現象の解明
溶接学会論文集，41, 4（2023）, 328-335.
船木 開，森貞 好昭，長谷川 浩司，深澤 孝幸，阿部 豊，藤井 英俊（37） Elucidation on the Correlation between Thermal Stability of Al13Fe4 Intermetallic Phase andMechanical Properties of the Al-Fe Alloy Fabricated via Friction Stir Alloying
J. Alloy. Compd, 967（2023）
A. Sharma, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii（38） 固相抵抗スポット接合の接合界面形成機構と継手特性
鉄と鋼，110（2024）, 1-14.
T. Aibara, M. Kamai, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii（39） Extremely Thin Intermetallic Layer in Dissimilar AA6061-T6 and Mild Steel Friction Stir Lap Welding
Using a Hemispherical Tool
Sci. Rep., 13（2024）
D. Ambrosio, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii（40） Friction Stir Alloying AZ61 Magnesium Alloy and Mild Steel with Zn-CNT Additive
Trans. Indian Inst. Met., 77（2024）, 435-443.
M. Z. M. Jamil, M. S. M. Isa, S. Raja, M. R. b. Muhamad, F. Yusof, H. K. Hasnan, M. F.l. Jamaludin,
Z. Brytan, H. Liu, T. Suga, Y. Morisada and H. Fujii（41） A1050アルミニウム/SS400鋼接合体の接合界面への発泡剤塗布によるポーラス化を用いた易分離の検討
軽金属，73, 4（2023）, 164-166.
増田 敦哉，半谷 禎彦，鈴木 良祐，松原 雅昭，青木 祥宏，藤井 英俊（42） Improving Bonding Strength of Al/CFRTP Hybrid Joint through Modifying Friction Spot Joining Tools
Compos. Pt. B-Eng., 254（2023）
P. Geng, H. Ma, W. Li, K. Murakami, Q. Wang, N. Ma, Y. Aoki, H. Fujii and C. Chen

― 100 ―

（43） Easy Dismantling and Separation of Friction Stir-Welded Steel and Aluminum by Foaming
Int. J. Adv. Manuf. Technol., 126（2023）, 561-568.
Y. Hangai, A. Masuda, R. Suzuki, Y. Aoki, M. Matsubara and H. Fujii（44） High-pressure Linear Friction Welding of Dissimilar AA5052-H34 and AA6061-T6 Joint
J. Mater. Res. Technol-JMRT, 26（2023）, 4483-4494.
J.-W. Choi, J.-M. Su, R. Hino, M. Yamamoto, Y. Aoki and H. Fujii（45） Dissimilar Joining of Carbon Steel, Pure Nickel and Aluminum Alloys by Center-Driven Double-Sided
Linear Friction Welding
J. Adv. Join. Process., 8（2023）, 100165.
T. Ito, M. Kamai, T. Miura, Y. Morisada and H. Fujii（7） 国際会議発表（1） COLD-DWELL FATIGUE PROPERTY OF LINEAR FRICTION WELDED TI-6AL-4V ALLOYJOINTWorld Titanium Conf. 2023（Ti2023）, Edinburgh, UK（2023.6.12-16）
H. Fujii, Y. Aoki, Z. Yanhua and K. Ushioda（2） Role of Dislocation Characteristics on the Recrystallization of Martensite in a Low-Carbon SteelFEMS EUROMAT2023, Germany, Frankfurt am Main（2023.9.3-7）
H. Dannoshita, T. Ogawa, T. Yamashita, S. Harjo and O. Umezawa（8） 国内学会発表（1） TIGアークを用いた局所加熱によるポーラスアルミニウムの発砲補修（一社）軽金属学会関東支部第9回若手研究者ポスター発表会，群馬（2023.10.20）
鹿沼 優人，鈴木 良祐，半谷 禎彦，藤井 英俊（2） 対候性鋼の線形摩擦接合継手の破壊靭性に及ぼす接合条件の影響（一社）溶接学会 溶接構造シンポジウム2023，大阪大学（2023.11.28-29）
中山 翔太，清水 万真，庄司 博人，大畑 充，川久保 拓海，柳樂 知也，藤井 英俊（3） SM490A鋼突合せ線形摩擦接合継手の微視組織に及ぼす接合後圧力の影響（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
苗 暉淋，山下 享介，潮田 浩作，堤 成一郎，森貞 好昭，藤井 英俊（4） その場中性子回折法を利用した摩擦攪拌接合された二相ステンレス鋼攪拌部の引張変形挙動
解析（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
山下 享介，潮田 浩作，藤井 英俊，ゴン ウー，ハル ヨステファヌス，川崎 卓郎，諸岡 聡（5） 摩擦攪拌接合した0.6C高強度TRIP鋼の微細組織と引張特性（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
陳 軾銘，山下 享介，潮田 浩作，藤井 英俊（6） Effect of Linear Friction Welding Conditions on Hydrogen Embrittlement of Medium Carbon Steel
Joint
Int. Institute of Welding Annual Assembly 2023，
シンガポール，マリーナベイサンズ（2023.7.16-20）
R. Toramoto, T. Yamashita, K. Ushioda and H. Fujii― 101 ―

（7） 引張変形中その場中性子回折法を利用した摩擦攪拌接合した中Mn鋼攪拌部の変形挙動解析（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
山下 享介，潮田 浩作，藤井 英俊，ゴン ウー，ハル ヨステファヌス，川崎 卓郎（8） 線形摩擦接合したSM490A鋼継手止端部の微視組織と疲労き裂進展挙動（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
苗 暉淋，山下 享介，潮田 浩作，堤 成一郎，森貞 好昭，藤井 英俊（9） 線形摩擦接合した中炭素鋼継手の水素脆化感受性（一社）2023年度溶接学会秋季全国大会，富山，富山大学（2023.9.13-15）
虎本 陸希，山下 享介，潮田 浩作，藤井 英俊（10） Fe-5Mn-0.1C中Mn鋼のリューダース変形における階層的塑性変形
日本鉄鋼協会 第186回秋期講演大会シンポジウム，富山，富山大学（2023.9.20-22）
小山 元道，山下 享介，諸岡 聡，北條 智彦（11） US316Lにおける線形摩擦接合部の組織形成機構と耐水素脆化特性
日本鉄鋼協会 第186回秋期講演大会シンポジウム，富山，富山大学（2023.9.20-22）
虎本 陸希，山下 享介，潮田 浩作，藤井 英俊（12） 摩擦攪拌接合した中Mn鋼攪拌部の変形挙動と残留オーステナイトの安定性（公社）日本金属学会 2022年秋期 第173回講演大会，富山，富山大学（2023.9.20-22）
山下 享介，潮田 浩作，藤井 英俊，ゴン ウー，ハル ヨステファヌス，川崎 卓郎（13） Deformation and Martensitic Transformation Behavior in Stir Zone of Friction Stir Welded Fe-Ni-Co
Invar Alloy
3rd Int. Symp. on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture-DEJl²MA 2023-，東京，早稲田大学（2023.10.20）
T. Yamashita, R. Toramoto, M. Koyama, K. Ushioda and H. Fujii（14） 小径ツールを用いたAl-Cu極薄板の突合せ摩擦攪拌接合（一社）軽金属溶接協会2023年度研究成果発表会，オンライン（2023.11.27-28）
北口 大悟，山下 享介，椋田 宗明，森貞 好昭，藤井 英俊（15） 摩擦攪拌接合による高性能なインバー合金接合部の実現
マテリアル革新力強化のための6大学6研究所間連携体制の構築（コア出島・マルチ出島）6大学連携プロジェクト 公開討論会，愛知，名古屋大学（2024.3.9）
山下 享介，虎本 陸希，潮田 浩作，藤井 英俊，小山 元道，ゴン ウー，川崎 卓郎，
ハルヨ ステファヌス（16） スーパーインバー合金の摩擦攪拌接合攪拌部の微視組織と機械的特性（公社）日本金属学会 2024年春期 第174回講演大会，東京，東京理科大学（2024.3.13-15）
山下 享介，ゴン ウー，小山 元道，川崎 卓郎，ハルヨ ステファヌス，潮田 浩作，藤井 英俊（17） 初期組織の異なる低炭素鋼におけるフェライト再結晶挙動解析（1）: −転位特性とフェライト
再結晶の関係−
日本鉄鋼協会 第187回春期講演大会シンポジウム，東京，東京理科大学（2024.3.13-15）
段野下 宙志，小川 登志男，山下 享介，ハルヨ ステファヌス，梅澤 修― 102 ―

（18） Deformation and Martensitic Transformation Behavior in Stir Zone of Friction Stir Welded Fe-Ni-Co
Invar Alloy
3rd Int. Symp. on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture-DEJl²MA 2023-，東京，早稲田大学（2024.10.20）
T. Yamashita, R. Toramoto, M. Koyama, K. Ushioda and H. Fujii（19） Dissimilar Linear Friction Welding of 7075-T6 Al and Low Carbon Steel（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
F. Khan, T. Miura, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii（20） 鋼製水冷ボビンツールによる鉄鋼材料の摩擦攪拌接合（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
三浦 拓也，森貞 好昭，潮田 浩作，藤井 英俊（21） 小径ツールを用いたAl合金薄板の摩擦攪拌接合（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
北口 大悟，三浦 拓也，椋田 宗明，森貞 好昭，藤井 英俊（22） Center-Driven Double Sided Linear Friction Welding of AA7075 and Carbon Steel（社）溶接学会 2023年度秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
F. Khan, T. Miura, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii（23） Center-Driven Double SidedLinear Friction Welding of AA7075 and Carbon Steel（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
FURKAN Khan，三浦 拓也，森貞 好昭，潮田 浩作，藤井 英俊（24） Effects of Microstructure and Phosphorus Segregation on Tensile Properties of Friction Stir WeldedHigh Phosphorus Weathering Steel（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
陳 俊奇，三浦 拓也，潮田 浩作，藤井 英俊（25） 鋼製水冷ボビンツールを用いた摩擦攪拌接合部における鋼の微細組織（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
三浦 拓也，森貞 好昭，潮田 浩作，藤井 英俊（26） 小径ツールを用いたAl合金と無酸素銅の薄板突合せ継手の摩擦攪拌接合（社）溶接学会 2023年度秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
北口 大悟，三浦 拓也，椋田 宗明，森貞 好昭，藤井 英俊（27） 鋼製水冷ボビンツールを用いた軟質冷延鋼板の摩擦攪拌接合部の微細組織（公）日本金属学会 2023年秋期第173回講演大会，富山（2023.9.19-22）
三浦 拓也，森貞 好昭，潮田 浩作，藤井 英俊（28） 鋼製水冷ボビンツールを用いた軟質冷延鋼板の摩擦攪拌接合部の微細組織に与える接合速度の影響（公）日本金属学会 2024年春期第174回講演大会（2024.3.12-15）
三浦 拓也，森貞 好昭，潮田 浩作，藤井 英俊（29） A7075と軟鋼の異種摩擦攪拌接合（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
サリ モハメド，森貞 好昭，潮田 浩作，藤井 英俊― 103 ―

（30） SUS430丸棒の継手特性に及ぼす摩擦圧接条件の影響（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
森 正和，益野 岳登，森貞 好昭，藤井 英俊（31） 圧力制御通電圧接法による鋳鉄とステンレス鋼の異材接合（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
小倉 卓哉，森貞 好昭，藤井 英俊（32） サイアロン製ツールを用いた厚鋼板のFSW（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
森貞 好昭，藤井 英俊，森 正和，原 康，勝 祐介（33） 圧力制御通電圧接法を用いた固相スタッド接合の開発（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
小倉 卓哉，森貞 好昭，藤井 英俊，池内 信也，平田 康司（34） 鋼材の摩擦攪拌接合に及ぼすギャップの影響（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
森 正和，長谷川 裕介，杉本 将佑，森貞 好昭，藤井 英俊（35） 制振ダンパー用Fe-Mn-Si系合金の摩擦攪拌接合部の微細組織と機械的特性（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
柳楽 知也，中村 照美，澤口 孝宏，森 正和，森貞 好昭，藤井 英俊（36） ADC12ポーラスアルミニウムと熱可逆性樹脂の摩擦圧接時における樹脂の含侵挙動のX線透過観察（公社）日本鋳造工学会第182回全国講演大会，福島（2023.10.20-23）
山本 雄太，半谷 禎彦，小倉 卓哉，森貞 好昭，藤井 英俊，吉川 暢宏（37） ローラー成型時におけるADC12製ポーラスアルミニウムの気孔挙動のその場観察（公社）日本鋳造工学会第182回全国講演大会，福島（2023.10.20-23）
石内 健太郎，半谷 禎彦，天谷 賢児，吉川 暢宏，小倉 卓哉，森貞 好昭，藤井 英俊（38） 中間材を用いた摩擦攪拌接合によるガラス繊維強化プラスチックとA5052の重ね接合（公社）日本金属学会 2024年春期 第174回講演大会，東京（2024.3.12-15）
長岡 享，多田 真理，門多 丈治，木元 慶久，武内 孝，平野 寛，森貞 好昭，藤井 英俊（39） X線イメージングを利用したオーステナイト鋼の溶接凝固現象の解明（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
柳樂 知也，中村 照美，木村 隆，吉中 奎貴，澤口 孝宏，青木 祥宏，山下 享介，藤井 英俊（40） マルテンサイト鋼LFW継手の機械的特性の向上（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
青木 祥宏，潮田 浩作，藤井 英俊（41） Ti-6Al-4V合金線形摩擦継手のCold Dwell疲労特性に及ぼすαコロニーの影響（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
青木 祥宏，趙 艶華，潮田 浩作，藤井 英俊，仲井 正昭（42） 線形摩擦接合したnearβ型Ti-17合金接合部の組織形成機構と機械的特性
日本鉄鋼協会 第186回秋期講演大会シンポジウム，富山，富山大学（2023.9.20-22）
木内 夏実，青木 祥宏，潮田 浩作，藤井 英俊，仲井 正昭― 104 ―

（43） 固相抵抗スポット接合法による3枚重ね接合（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
相原 巧，釜井 正善，森貞 好昭，藤井 英俊，宮内 貴章，長谷川 慎一（44） 固相抵抗スポット無変態接合部の接合界面形成機構（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
相原 巧，釜井 正善，森貞 好昭，潮田 浩作，藤井 英俊（9） 国際会議講演（1） いくつかの新規固相接合法−世界の最先端−
第9回ベトナム溶接研究会，Hanoi, VIETNAM/On-line（2023.6.26）
H. Fujii（2） Flat Hardness Joints by Solid-State Welding
9th International Conference on Welding Science and Engineering, Harbin, CHINA（2023.7.24-27）
H. Fujii（3） Development of Solid-State Low-temperature Welding Methods Enabling Various Materials to Be
Welded with 100% Joint Efficiency
MRM2023/IUMRS-ICA2023, Kyoto, Japan（2023.12.11）
H. Fujii（10） 国内会議講演（1） 産学連携による摩擦攪拌接合の革新と適用拡大の取り組み
大阪大学接合科学研究所第20回産学連携シンポジウム，大阪（2023.5.23）
椋田 宗明，藤井 英俊（2） 硬度変化のない完全接合継手を実現する新規摩擦接合法の開発
第64回本多記念賞，第20回本多フロンティア賞及び第44回本多記念研究奨励賞受賞講演会，
東京（2023.5.26）
藤井 英俊（3） 接合プロセスの監視，制御，品質管理及び生産システムの最適化
第141回軽構造接合加工研究委員会，大阪（2023.6.2）
藤井 英俊（4） 大震災にも耐えうる！金属をくっつける新技術
居間からサイエンス，東京（2023.7.13）
藤井 英俊（5） 継手構造のあり方と強度評価及び接合に関わる解析
第142回軽構造接合加工研究委員会，大阪（2023.9.8）
藤井 英俊（6） 摩擦接合の学理と最新動向
公益社団法人砥粒加工学会関西地区部会令和5年度第2回研究・見学会，岐阜（2023.9.19）
藤井 英俊― 105 ―

（7） フラットな硬度分布を実現するいくつかの新規固相接合技術
2023年度構造設計応用研究コンソーシアム会議，東京/オンライン（2023.9.22）
藤井 英俊（8） 強度低下のない接合を実現する低温固相接合技術群の確立
2023年度第3回REC BIZ-NET研究会，京都（2023.11.8）
藤井 英俊（9） 厚鋼板の摩擦攪拌接合
大阪大学接合科学研究所東京セミナー 2023，東京（2023.11.22）
森 正和，藤井 英俊（10） 難接合材や異種材料の接合を可能にする低温固相接合技術
Web講演会〜鉄鋼技術最前線シリーズ〜（第6回），オンライン（2023.12.5）
藤井 英俊（11） 鉄鋼材料の無変態固相接合技術の確立
日本鉄鋼協会第187回春季大会，東京（2024.3.13-15）
藤井 英俊（11） 解説・総説（1） マテリアル接合技術の開発と大阪大学接合技術拠点の活動−革新的新構造材料等研究開発（ISMA）プロジェクト
軽金属溶接，61, 6（2023）, 257-262.
藤井 英俊，大畑 充，廣瀬 明夫（12） 著書（1） 異種材料の摩擦接合技術の開発
オーム社，（2023），分担執筆，165-169.
藤井 英俊，麻 寧緒，森貞 好昭，青木 祥宏，宮坂 史和，嶋田 直明，松下 宗生，村上 俊夫，
生田 明彦，柴原 正和，宮野 泰征（2） 中高炭素鋼の接合技術
オーム社，（2023），分担執筆，75-82.
平田 好則，藤井 英俊（3） 中高炭素鋼の摩擦接合技術の開発
オーム社，（2023），分担執筆，110-118.
藤井 英俊，森貞 好昭，青木 祥宏，嶋田 直明，松下 宗生，村上 俊夫，生田 明彦，宮野 泰征，
柴原 正和，宮坂 史和（4） Welding and Joining, Innovative Structureal Materials
Springer,（2023）, 分担執筆，127-222.
Y. Hirata, H. Fujii, C. Sato and H. Serizawa― 106 ―

（13） 特許出願・登録（1） 窒化珪素焼結体製摩擦攪拌接合ツール部材，摩擦攪拌接合装置，およびそれを用いた摩擦攪
拌接合方法
特許第7351492号
藤井 英俊，森貞 好昭，他4名（2） 摩擦攪拌接合方法
特許第7376050号
藤井 英俊，森貞 好昭，他4名（3） 金属材の固相接合方法及び固相接合装置
米国第11,745,287 号
藤井 英俊，森貞 好昭（4） 防食構造及び防食構造の製造方法
7336100
藤井 英俊，森貞 好昭，青木 祥宏，他6名（5） 線形摩擦接合用固定治具及び線形摩擦接合方法
特許第7374512号
藤井 英俊，森貞 好昭，青木 祥宏（6） 異材固相接合方法，異材固相接合構造物及び異材固相接合装置
特許第7433663号
藤井 英俊，森貞 好昭，青木 祥宏，他1名（7） 摩擦攪拌接合用ツール部材およびそれを用いた摩擦攪拌接合方法
7323135
藤井 英俊，森貞 好昭，他4名（8） 摩擦攪拌接合用ツール部材およびそれを用いた摩擦攪拌接合装置並びに摩擦攪拌接合方法
米国11813693
藤井 英俊，森貞 好昭，他4名（9） 摩擦攪拌接合用ツール及び摩擦攪拌接合方法
7345071
藤井 英俊，森貞 好昭，他5名（10） 摩擦攪拌接合用ツール及び摩擦攪拌接合方法（米国）
米国18/285,965
藤井 英俊，森貞 好昭，他5名（11） 摩擦攪拌接合用ツール部材およびそれを用いた摩擦攪拌接合装置並びに摩擦攪拌接合方法
中国ZL202110992426.X
藤井 英俊，森貞 好昭，他4名（12） テーラードブランク材及びその製造方法並びにプレス成形品
中国PCT/JP2022/029778
藤井 英俊，森貞 好昭，他4名― 107 ―

（13） 亜鉛めっき鋼板の摩擦接合方法及び接合構造体
中国PCT/JP2022/029779
藤井 英俊，森貞 好昭，他3名（14） 異材固相接合方法，異材固相接合構造物及び異材固相接合装置
米国第 11,872,651 号
藤井 英俊，森貞 好昭，青木 祥宏，他1名（15） 線形摩擦接合方法及び接合継手
特願2023-070347
藤井 英俊，森貞 好昭（16） 金属材の接合方法及び接合装置
特願2023-070634
藤井 英俊，森貞 好昭，他1名（17） 異材固相接合方法及び異材固相接合構造物
特願2023-505323
藤井 英俊，森貞 好昭，他1名（18） 摩擦攪拌接合方法及び摩擦攪拌接合用ツール
PCT/JP2023/023046
藤井 英俊，三浦 拓也，森貞 好昭（19） 線形摩擦接合方法及び線形摩擦接合構造体
特願2023-510990
藤井 英俊，森貞 好昭，青木 祥宏（20） 接合造形体およびその製造方法
PCT/JP2023/029774
藤井 英俊，森貞 好昭，他1名（21） 発泡剤シート及びその製造方法並びに発泡金属の製造方法
特願2023-142128
藤井 英俊，森貞 好昭，他3名（22） 部材のリサイクル方法及びリサイクル接合部材の製造方法
特願2023-142129
藤井 英俊，森貞 好昭，他3名（23） 異材固相接合方法及び異材固相接合構造物（米国）
米国18/280,702
藤井 英俊，森貞 好昭，他1名（24） 金属材の溶接方法
特願2023-148699
藤井 英俊，森貞 好昭，他2名（25） 金属部材と樹脂部材の接合方法及び接合構造
特願2023-539578
藤井 英俊，森貞 好昭，他4名― 108 ―

（26） 線形摩擦接合方法及び線形摩擦接合構造体
米国18/284,426
藤井 英俊，森貞 好昭，青木 祥宏（27） 摩擦攪拌接合用ツール及び摩擦攪拌接合方法（欧州）欧州22784702.7
藤井 英俊，森貞 好昭，他5名（28） 摩擦攪拌接合用ツール及び摩擦攪拌接合方法（中国）中国202280027244.1
藤井 英俊，森貞 好昭，他1名（29） 固相接合方法，固相接合継手，固相接合構造体及び固相接合装置
特願2023-542294
藤井 英俊，森貞 好昭，他1名（30） 金属部材と樹脂部材の接合方法及び接合構造
中国PCT/JP2021/029423
藤井 英俊，森貞 好昭，他4名（31） 固相接合方法，固相接合継手，固相接合構造体及び固相接合装置
米国18/580,395
藤井 英俊，森貞 好昭，他1名（15） 受賞（1） 第20回本多フロンティア賞（The Honda Frontier Award）
公益財団法人 本田記念会（2023.05.26）
藤井 英俊（2） 第186回秋季講演大会学生ポスターセッション（一社）日本鉄鋼協会（2023.09.21）
虎本 陸希

奨励賞

（3） 第186回秋季講演大会学生ポスターセッション（一社）日本鉄鋼協会（2023.09.21）
木内 夏実

優秀賞

（4） 学術功労賞（一社）日本鉄鋼協会（2024.03.13）
藤井 英俊（5） 優秀発表賞（一社）軽金属溶接協会（2023.11.28）
北口 大悟（6） 澤村論文賞（一社）日本鉄鋼協会（2024.03.13）
小山 元道，山下 享介，諸岡 聡，楊 志鵬，ラマスリ ニヴァス バラナシ，北條 智彦，川崎 卓郎，
ハルヨ ステファヌス― 109 ―

（7） 新進論文賞（公）日本金属学会（2023.09.20）
三浦 拓也（8） 一般社団法人溶接学会軽構造接合加工研究委員会講演奨励賞（一社）溶接学会（2023.06.02）
相原 巧，森貞 好昭，藤井 英俊（17） 外部資金（単位：千円）

科学研究費補助金（1） 基盤 A

完全接合（接合部のない接合）技術の開発と新規構造材料の提案

藤井

英俊

7,800

（2） 若手研究

摩擦攪拌接合部における加工誘起相変態の統一的理解と積極的活用

山下

享介

910

（3） 若手研究内部水冷式ツールを用いた摩擦攪拌接合における温度分布および材料流動挙動の研究

三浦

拓也

2,860

一般公募型補助金研究（1）

JSPS_ 外国人研究者招へい事業

藤井

英俊

820

（2） 中部経済産業局

金属製品の高品質化・低コスト化を達成する低温
摩擦接合装置の開発

藤井

英俊

1,356

（1）

ダイヘン溶接・接合協働研究所

藤井

英俊

2,000

（2）

日本製鉄ものづくり未来協働研究所

藤井

英俊

6,000

（3）

摩擦接合手法の確立と最適化

藤井

英俊

1,537

（4）

三菱電機株式会社

藤井

英俊

1,223

（5）

銅コーティングオーバーパックに適用する摩擦攪
拌接合技術の開発（その 3）

藤井

英俊

2,534

（6）

摩擦接合手法の確立と最適化

藤井

英俊

1,476

（7）

線形摩擦撹拌接合を活用した無溶接耐震補強技術
の研究

藤井

英俊

2,000

（8）

Ti 鋼板の FSW 接合の研究

藤井

英俊

7,150

（9）

溶射法と摩擦攪拌表面処理およびレーザ加工によるタングステン補修技術開発

藤井

英俊

1,100

民間等との共同研究― 110 ―

（10）FSW ツールの耐久性評価

藤井

英俊

97

（11）

摩擦接合技術の高度化と鋼材設計指針の提案

藤井英俊

12,156（12）圧力制御通電圧接法による接合装置の開発

藤井

英俊

1,163

（13）

摩擦圧接のバリ低減に関する研究

藤井

英俊

6,588

（14）

摩擦圧接による薄肉パイプの接合に関する基礎研究

藤井

英俊

231

（15）

アクティブ TIG 溶接法を用いた深溶け込み溶接の
開発

藤井

英俊

459

（16）

線形摩擦接合を用いた異種金属接合技術の研究

藤井

英俊

1,300

（17）

橋梁の疲労き裂補修技術に関する研究

藤井

英俊

2,000

難接合材料を可能にする革新的接合技術の確立

藤井

英俊

9,100

NEDO 特別講座

藤井

英俊

1,249

（1）

藤井

英俊

1,000

（2）

山下

享介

120

受託研究
（1）
受託事業
（1）
学術相談
奨学寄附金

4．8

教育

氏名：藤井

英俊

（1） 大学院等講義科目（1） マテリアル生産科学専攻

マテリアル生産科学ゼミナール（2） マテリアル生産科学専攻

機能性評価学（3） 全学教育推進機構［総合］知性への誘い（4） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「金属・無機材料調査」）― 111 ―

（2） 博士論文（主査）（1） マテリアル生産科学専攻，松井翔

摩擦エレメント接合における鋼板同士接合法への発展と継手強度向上に関する研究
Influence of Zn in dissimilar friction stir welding ofsteel and aluminum alloys（2） マテリアル生産科学専攻，
Mohamed Saleh（3） マテリアル生産科学専攻，船木開

鋼に対する窒化ケイ素製摩擦攪拌接合用ツールの寿命に影響する因子（4） マテリアル生産科学専攻，相原巧

固相抵抗スポット接合法の開発と接合機構の解明（5） マテリアル生産科学専攻，伊藤鉄朗

新規線形摩擦接合法による異材接合プロセスの開発

伸幸

高耐圧用途向け Ag-Free 接合材を用いた CuAlN 接合界面構造に関する研究（3） 博士論文（副査）（1） マテリアル生産科学専攻，寺崎（4） 修士論文（1） マテリアル生産科学専攻，
Shiming Chen

Friction stir welding of 0.6C High-strength TRIPassisted steel（2） マテリアル生産科学専攻，
Riki Toramoto，虎本 陸希

Hydrogen Embrittlement of Linear Friction Welded
Joints of Steels/ 線形摩擦接合した鋼継手の水素脆化（3） マテリアル生産科学専攻，北口

氏名：山下

大悟

Cu/Al 極薄板の直接接合を実現する小径ツール
摩擦攪拌接合法の開発

享介（1） 大学院等講義科目（1） 全学教育推進機構

氏名：三浦

学問への扉（ものづくりサイエンス「強くて軽い新聞紙橋を設計しよう」）

拓也（1） 大学院等講義科目（1） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「金属・無機材料調査」）― 112 ―

4．9

社会貢献

氏名：藤井

英俊

（1） 学会役員（1） （一社）軽金属溶接協会

FSW 技術委員会（2） （一社）日本鉄鋼協会

代議員（3） （一社）日本鉄鋼協会
材料の組織と特性部会委員

運営委員（4） （一社）日本鉄鋼協会関西支部

支部特別委員・支部委員（5） （一社）日本溶接協会

規格委員会（6） （一社）日本溶接協会

鉄系 FSW 規格検討小委員会（7） （一社）日本溶接協会

学識委員（8） （一社）日本溶接協会

溶接情報センター運営委員会（9） （一社）日本溶接協会 日本溶接会議

第Ⅲ委員会（10）（一社）溶接学会

理事（11）（一社）溶接学会

研究推進部会（12）（一社）溶接学会

企画委員会（13）（一社）溶接学会

溶接教育委員会（14）（一社）溶接学会

溶接情報化委員会（15）（一社）溶接学会

軽構造接合加工研究委員会（16）（一社）溶接学会

溶接法研究委員

委嘱委員（17）（一社）溶接学会

論文査読委員会

副部門長（18）（一社）溶接学会

代議員（19）（一社）溶接学会

関西支部（20）（一社）溶接学会

溶接教育委員講習会 WG 委員（21）（公社）日本金属学会

会誌編集委員会― 113 ―

委員長

委員長

委員

委員

委員
委員
委員長
委員長
委員長

幹事

基幹編集委員（22）（公社）日本金属学会

欧文誌編集委員会

基幹編集委員（23）（公社）日本金属学会

関西支部（24）（公社）日本鋳造工学会

査読委員（25）（公社）日本鋳造工学会

関西支部

理事

（26）（公社）日本鋳造工学会

関西支部

代議員

（27） IIW

Member for ISO standard for friction stir weldingof ferrous materials（28） International Journal of Materials
Engineering Innovation

Member of Editorial Board（29） Scientific Reports

Member of Editorial Board

委員（2） 国際会議委員（1） MRM2023/IUMRS-ICA2023

オーガナイザー（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） （国研）科学技術振興機構

創発的研究支援事業

事前評価（2） 先進軽金属材料国際研究機構

共同研究拠点運営協議会

委員（7） 社会への情報発信（1） 第 55 回市村賞受賞者
強度低下の無い接合を実現する低温固相接合技術群の確立

日本経済新聞（2023.04.14）（2） 「固相接合」を用いた最新研究等を実施

溶接新報（2023.06.12）（3） 溶接・接合分野で「世界一」を目指す
中で「世界一の人材」の創出にも注力する

溶接新報（2023.06.12）（4） 薄板の摩擦攪拌接合，銅アルミで成功

日刊工業新聞（2023.09.08）（5） 板厚 15 mm 大型素材接合
阪大・日特陶など開発

日刊工業新聞（2023.09.13）（6） FSW 研究でベトナムと連携
大阪大，ハノイ工科大，山本金属
国際調印式開催

溶接ニュース（2023.12.05）― 114 ―

外部専門家

氏名：山下享介（1） 学会役員（1） （一社）溶接学会

若手会員の会（2） 日本中性子科学会

波紋

氏名：三浦

運営委員

編集委員会

拓也

（1） 学会役員（1） （一社）溶接学会

溶接学会若手会員の会運営委員会

委員（2） （一社）溶接学会

溶接学会軽構造接合加工研究員会

委嘱委員（3） （一社）溶接学会

溶接学会溶接教育委員会

4．10

委員

全国共同利用に関する研究（1） 令和 5 年度共同研究員と研究テーマ
氏名：藤井

英俊

一般公募研究課題（1） 仲井正昭

近畿大学

ニアβ型チタン合金線形摩擦接合継手の接合部組織と力学的特性（2） 石神湧哉

近畿大学大学院
総合理工学研究科

線形摩擦接合を適用したチタン合金継手の疲労特性に及ぼす負荷波形の影響（3） 鈴木巽

群馬大学

透過 X 線による発泡中のアルミニウムの気孔観察（4） 小泉草太

群馬大学

透過 X 線による発泡中のアルミニウムの気孔観察（5） 山本雄太

群馬大学

透過 X 線による発泡中のアルミニウムの気孔観察（6） 坂口裕樹

群馬大学

透過 X 線による発泡中のアルミニウムの気孔観察（7） 天谷賢児

群馬大学

透過 X 線による発泡中のアルミニウムの気孔観察（8） 鈴木良祐

群馬大学

透過 X 線による発泡中のアルミニウムの気孔観察― 115 ―

（9） 髙木

樹

群馬大学

摩擦攪拌接合を用いたポーラスアルミニウ
ムの作製（10） 山崎玲士

群馬大学

摩擦攪拌接合を用いたポーラスアルミニウ
ムの作製（11） 北原悠真

群馬大学

摩擦攪拌接合を用いたポーラスアルミニウ
ムの作製（12） 半谷禎彦

群馬大学

摩擦攪拌接合を用いたポーラスアルミニウ
ムの作製（13） 大石郁

広島県立総合技術研究所
東部工業技術センター

球面ツールを用いた点接合技術の開発（14） 松葉朗

広島県立総合技術研究所
東部工業技術センター
加工技術研究部

球面ツールを用いた点接合技術の開発（15） 坂村勝

広島県立総合技術研究所
東部工業技術センター
加工技術研究部

球面ツールを用いた点接合技術の開発（16） 山形亮太

広島県立総合技術研究所
東部工業技術センター
加工技術研究部

球面ツールを用いた点接合技術の開発（17） 大田耕平

広島県立総合技術研究所
東部工業技術センター
加工技術研究部

球面ツールを用いた点接合技術の開発（18） 市川皓基

広島県立総合技術研究所
東部工業技術センター
加工技術研究部

球面ツールを用いた点接合技術の開発（19） グリーブマライ
ジュッカプン（Jukkapun
Greebmalai）

広島大学

Investigation of Magnesium-Lithium Alloy
Jointing Behavior on Linear Friction Welding
Process（20） 崔広島大学

Mg 合金と Al 合金の異材線形摩擦接合，及び異材継手の評価

正原（21） 松本洋明

香川大学創造工学部

Ti-17 合金における LFW と組織（22） 野澤貴史

国立研究開発法人量子科学
技術研究開発機構量子エネ
ルギー部門六ヶ所研究所核融合炉材料研究開発部核融合炉構造材料開発グループ

核融合構造材料の摩擦接合技術適用性の評価― 116 ―

（23） 榊和彦

国立大学法人信州大学
学術研究院（工学系）

コールドスプレーによるギャップ埋込による摩擦攪拌接合の基礎的研究（24） 宮野泰征

秋田大学大学院
理工学研究科

レーザープロセスで作製した機能付与金属
表面と生物細胞の相互作用（25） 宮野泰征

秋田大学大学院
理工学研究科

銅クラッド鋼摩擦攪拌接合継手の金属組織と機械的特性（26） 冨永知徳

静岡理工科大学
理工学部 土木工学科

新接合手法および新材料を用いた鋼構造物の新形態の開発（27） 廣畑幹人

大阪大学 大学院工学研究科
地球総合工学専攻

摩擦攪拌プロセスによる鉄鋼材料溶接部の疲労耐久性向上大阪大学 大学院工学研究科
地球総合工学専攻

摩擦攪拌プロセスによる鉄鋼材料溶接部の疲労耐久性向上大阪大学 大学院
工学研究科
附属精密工学研究センター

フッ素樹脂への摩擦攪拌処理（FSP）および樹脂同士の摩擦攪拌接合（FSW）

大阪大学大学院

LFW 継手の疲労性能評価（28） 蒋鋒（29） 大久保（30） 堤雄司

成一郎（31） 野村和史

大阪大学大学院工学研究科
マテリアル生産科学専攻

異材 FSW 接合部の欠陥検出（32） 木元慶久

地方独立行政法人
大阪産業技術研究所

摩擦攪拌プロセスによる軽金属の改質および材料創製（33） 長岡亨

地方独立行政法人
大阪産業技術研究所
物質・材料研究部

鉄鋼材料と CFRP の摩擦攪拌接合における接合温度の影響（34） 渡邊誠

物資・材料研究機構
構造材料研究センター
材料創製分野溶射法と摩擦攪拌表面処理およびレーザ加工によるタングステン補修技術開発（35） 柳樂知也

物質・材料研究機構

高 Mn 鋼の摩擦攪拌接合技術の確立と接合機構の解明

龍谷大学 先端理工学部

SUS304 薄肉配管の継手特性に及ぼす摩擦
圧接条件の影響

龍谷大学大学院
理工学研究科摩擦攪拌プロセスを用いた鉄鋼材料の疲労
き裂の補修に関する研究

龍谷大学大学院
理工学研究科

A6061 の摩擦圧接における接合温度の低温化が継手強度向上に及ぼす影響（36） 森正和（37） 長谷川（38） 益野裕介

岳登― 117 ―

国際共同研究（1） WANG XIAOPEITsinghua University

Controlling the microstructure of austenitic steel
joints of solid-state welding and improving theirstrength（2） Sun Yufeng

Zhengzhou University/Schoolof Materials Science andEngineering

Functional assessment of ferrous FSW joints（2） 共同研究員との共著論文件数（査読付き学術論文，国際会議論文）（1） 合計12― 118 ―

接合機構研究部門
複合化機構学分野

接合機構研究部門
複合化機構学分野
4．1 研究概要
資源・エネルギーの有効利用は、省エネルギーとしての直接的効果の他、環境負荷削減や人体・生命への負荷軽減といった波及効果を伴う。また、近い将来における化石資源の枯渇を考えると、再生可能エネルギーの積極的な利活用の必要性も明らかである。そこで本分野では、材料の表界面制御および組織構造制御に着目し、材料・加工プロセスの高度化によるエネルギーの効率的利活用と環境軽負荷エネルギーの創出を主題に、原子〜ナノ〜ミクロンの階層的トランススケール設計による材料の複合化に関する基礎学理の構築と工学的応用研究を遂行する。
4．2 研究課題
1．計算科学援用によるチタン粉末合金の高強度・高延性機構の解明
2．積層造形を活用したチタン合金の組織構造制御と高機能化
3．界面に着目した炭素系ナノカーボン分散金属基複合材料の強化・延性機構の解明
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．計算科学援用によるチタン粉末合金の高強度・高延性機構の解明
本研究では、レアメタル添加に依存する従来の合金設計指針から脱却すべく、資源的に豊富で廉価なユビキタス軽元素に着目した新規チタン合金の創製を目指し、環境再生保全機構 環境研究総合推進費（2021 〜 2023 年度・工程内廃材使用による廉価高強度チタン合金開発と応用）および JST 大
学発新産業創出基金事業 可能性検証（2023 年 10 月〜 2024 年度・レアメタルフリー高強度チタン焼結合金のスケールアップ化製法の実用化検証）を通じて実施した。
環境研究総合推進費では、チタン（Ti）の粗原料であるスポンジチタンを取り扱うが、経済安全保障の観点から日本政府は、スポンジ Ti を「特定重要物資」候補とする計画を検討しており、Ti は資源循環が必要不可欠な素材である。そこで、製錬工程で不可避的に混入する鉄や酸素などの不純物
成分を高濃度に含むスポンジチタン廃材の直接原料化を可能とする革新的な粉体化・焼結プロセスを確立し、廉価な高強度チタン合金開発を通じた資源循環技術の開発を目的に研究を実施してきた。
ここでは、鉄 Fe および酸素を含む塊状チタン廃材を出発原料とし、水素ガス雰囲気下での低温熱処理により脆性な水素化チタン（TiH2）相を廃材内部に合成・分散することで粉砕加工性の向上を図った。得られた粉末状素材を固相焼結する過程で TiH2 相の分解後に生成する H 原子の高速拡散を利用し、プレス成形なく Ti 粉末間の焼結促進を可能とした。これにより大型チタン焼結体の廉価製法の基盤確立に至った。また Fe と酸素を固溶強化成分とし、汎用 Ti64 合金の特性を大幅に凌駕する高強度・高延性 Ti-Fe-O 系焼結合金の開発に成功した。第一原理計算と固溶強化 Labusch モ
デルを適用し、強度と伸びの最大化に必要な両元素の適正量を予測した。併せて、機械学習を援用した Fe 添加量と結晶組織因子から、Ti-Fe 系焼結材の引張強度特性（応力―歪み線図）を高い精度で予測できるモデルを確立した。さらに、共同研究企業での量産設備を用いたプロトタイプ素材の試作評価を通じて、量産化に向けた製造条件の適正化を行い、社会実装の可能性を実証した。
大学発新産業創出基金事業では、これまでに確立した第一原理電子状態計算 VASP による合金設計手法を適用して、安価なユビキタス成分を固溶強化元素として活用するレアメタルを含まずに
α+β 二相チタン合金の高強度・高延性に資する有効元素として X の選定を中心に研究活動を実施した。Fe と別の元素 X が β-Ti 結晶内に共存する際、Fe-X 原子間のクーロン力（会合エネルギー差）
を高めることで固溶状態が安定化し、各固溶原子と転位間の相互作用力の増大を促して β 相の複合

― 119 ―

固溶強化を図った。会合エネルギー差に関する計算結果に基づき、固溶安定化が期待できる元素としてスズ（Sn）を選定した。Ti-2%Fe-2%Sn 焼結合金を試作し、引張試験を実施した結果、両元素が共存固溶する β（Fe、Sn）相形成により伸び値は低下せず耐力値が増大することを確認した。他方、
多くの金属材料では、耐力値と疲労強度の間には正の相関が知られており、ネットワーク構造 β 相の強化により疲労強度向上も期待できる。
上記の研究成果に関して査読付き学術論文 6 報（国際共著論文 4 報）が PNAS（IF; 11.1）, J. Alloys
and Compounds（IF; 6.2）, J. Materials Science（IF; 4.5）, J. Materials Research and Technology（IF; 6.4）などに掲載されると共に、特許 4 報を出願した。
2．積層造形を活用したチタン合金の組織構造制御と高機能化
汎用チタン合金 Ti-6Al-4V（Ti64）は、高強度化添加元素として有毒な希少金属バナジウム（V）を必要とする。元素戦略の観点からこれまでに資源的に豊富で安価かつ無害な成分を強化元素とした
新たなレアメタルフリーチタン合金の研究開発を進めてきた。なかでも、酸素はチタン材の脆化を招くとされることからその添加は忌避されてきたが、加工・熱処理条件および冷却条件の適正化を通じて、酸素固溶状態の均質化により高い延性を維持しながら優れた強度を発現できることを見出した。科研費・基盤研究 C（2020-2023 年度・高濃度酸素含有チタン積層造形体の高強度・高延性化に資する特異な組織形成機構の解明）において、レーザ粉末床溶融法（LPBF）を用いて作製した高濃度酸素固溶チタン積層造形材における力学特性評価を実施した。JIS/ASTM の上限（0.4 wt.%）を超える 0.67 wt.% まで酸素含有量が増加した場合でも 20 % 近い伸びを維持しつつ、引張強さは純 Ti
材と比較して約 600 MPa（2 〜 2.5 倍）増大した。酸素固溶強化量と粒界強化量をそれぞれ算出し、酸素量の増加に伴い固溶強化量は顕著に増大したことから、前者の強化因子が支配的であることを明らかにした。
積層造形法の長所は、他の従来加工法では 3 次元複雑形状品（複数からなる部品の一体化、トポロジー最適化構造、ラティス構造等）の作製が可能であり、成形加工に関する点にある。一方、粉末の局所溶融と超急速凝固冷却現象に基づく特異な結晶組織も特徴の一つである。そこで、後者を利用したチタン積層造形材の力学機能化に着目して、科研費・若手研究（2022 〜 2024 年度・核生成によるチタン合金積層造形体の結晶集合組織・力学特性の等方化機構の解明）および学術変革領域 A（2022 〜 2023・軽元素固溶による粉末の溶融・凝固特性制御と造形組織形成ダイナミクスの解明）を通じて、α+β 二相 Ti 合金では集合組織制御、α-Ti 単相合金では強配向形成と力学異方性をそれぞれ利用した力学特性の向上を試みた。先ず、α+β-Ti 合金（Ti64 合金）では、多くの場合に特定の結晶配向性を持った柱状粒からなる集合組織が形成される。これに対して、溶融池形状の制御によって柱状晶の形成を抑制し、微細で無秩序な集合組織形成の可能性を見出した。その結果、同じ
Ti64 合金の比較において、集合組織間での転位の伝播が抑制され、延性の低下を伴わずに 100 MPa
を超える大幅な強度増加を達成した。このような組成変化を伴わない集合組織制御はこれまでに報告がなく、今後はその機構解明と組織形成・制御プロセスの確立に向けた研究を遂行する計画である。一方、α-Ti 合金（CP-Ti 合金）においては、熱影響部での粒成長により、α-Ti の底面が造形方向に配向した集合組織の形成を明らかにした。このような α-Ti により構成される単結晶に類似した柱状組織の形成とその配向性制御を行った既往研究成果は報告がなく、独創性の高い研究課題であると共に、今後は特定方向での高強度発現機構の解明に取り組む計画である。
さらに、純チタンよりも優れた生体親和性を有し、α/β-Ti 両相に対して全率固溶型元素であるジルコニウム（Zr）を利用した高強度 Ti-Zr 系合金の研究を推進している。α+β 2 相型 Ti-Zr 合金を対象に、第一原理計算による Ti-Zr 結晶構造での固溶安定化解析と共に、LPBF による合金試作（安全性の観点から ZrH2 粒子を利用）と特性評価を実施した。まず、純 Ti 粉末に ZrH2 粉末を添加した混合体を出発原料とし、LPBF により作製した緻密な Ti 造形体を作製した。素地中に Zr が均一に分布し、― 120 ―

純 Ti 造形体に見られた数百ミクロンの粗大 α/α' 結晶粒は存在せず、微細な針状結晶粒（平均径 3.96μm）の形成を確認した。その強化機構解析を調査した結果、Zr 量の増加とともに引張強さは著しく向上し、純 Ti 材と比較して最大 1.5 倍の強度増加と高延性発現を確認し、結晶粒微細化（粒界強化）と Zr の固溶強化が支配因子であることを明らかにした。
以上の研究成果に関する査読付き学術論文 7 報（国際共著論文 5 報）が Additive Manufacturing（IF;11.29）、MSEA（IF; 6.4）などに掲載、国際会議にて 4 件の口頭発表および AMPM2023 国際会議において論文賞を受賞した。
3．界面に着目した炭素系ナノカーボン分散金属基複合材料の強化・延性機構の解明
粉末冶金法を用いて Al 粉末とカーボンナノチューブ（CNTs）の混合体に対して、高エネルギー
機械的混合（高歪み加工）と熱間押出加工を施すことでハイブリッドナノ粒子分散アルミ基複合材
料を作製し、その強化機構解明に向けた国際協働研究を西安理工大学・西北工業大学との 3 大学間連携および EJUST との連携により実施した。純 Al 粉末と CNT の混合体に対して混合過程にて高歪み加工を施すことにより、α-Al 結晶粒の超微細化（平均結晶粒径 400 nm）と平均結晶粒径 1.6 μmの微細粒から成るマルチスケールでのヘテロ構造 CNTs/Al 複合材料の創製に成功した。本複合材料の引張強さは 549 MPa まで増大するが、破断伸び値は 11.2% の高延性を維持した。このような特異な力学挙動を解明すべく、高温域での結晶組織変化と微視的領域での引張変形挙動についてのその場観察を走査型電子顕微鏡内で実施した。その結果、CNTs は α-Al 微細粒界に存在して Al の動的再結晶を促してマイクロサイズの微細粒形成に繋がった。引張変形時に、剛性の高いナノ α-Al 超
微細粒が応力を保つ一方で、マイクロ微細粒は Al 母材の加工硬化を抑制して延性維持に寄与した。
このように α-Al 結晶粒のナノスケール超微細化とミクロスケール微細化のヘテロ構造化設計により、高強度と高延性を両立するアルミニウム基ナノ複合材を創製した。
上記の研究成果に関して Carbon（IF; 10.9）, Advanced Composite Materials（IF; 2.9）に国際共著論文
2 報が掲載された。
（2） 研究に対する自己評価
2023 年度の研究活動を通じて、査読付き学術論文 25 報（うち I.F 付英文誌 20 報、国際共著論文
23 報）の掲載、国際会議での 4 件の講演発表と 1 件の基調講演、AMPM2023 において Outstanding
Technical Paper Award の受賞などに繋がり、当該研究領域では国内外で高い研究水準にあると考える。
所属学生が計 13 件の学会発表を行い、優秀講演発表賞 1 件と上述の論文賞を受賞した。この他、4件の特許登録など積極的な活動を通じて、知の社会還元も十分に果たした。本学 OU マスタープラ
ン実現加速化事業・広域アジアものづくり技術・人材高度化拠点形成事業での研究成果に関して、
上海交通大学、中国科学技術院、西安理工大学、西北工業大学、キングサウド大学 KSU、モンクッ
ト王立工科大学 KMUTT、EJUST 等との国際協働研究を実施し、22 報の国際共著論文の掲載に結実した。本学国際共同研究推進プログラムに基づき、米国 UCLA、豪州 RMIT、タイ KMUTT、サウ
ジアラビア KSU、シンガポール南洋理工大学との共同研究を活発に行い、計 6 報の国際共著論文の掲載に至った。科学研究費補助金事業、JST や環境省の研究事業、各種財団研究助成事業などを実施し、2023 年度の外部資金獲得総額は約 44 百万円となり、研究環境も十分に整備できたと考える。
4．4 教育に対する自己評価
機械系博士前期課程学生を対象に「機械材料学」「ナノ界面設計学」の講義を行った。全学教育推進機構の学問への扉や基盤教養教育科目女性リーダーとの対話において学部生に対する講義を担当した。博士後期課程学生 4 名の学位審査委員（主査 1 名、副査 3 名）を担当すると共に、博士後期課程学生 3 名、前期課程学生 4 名、学部 4 年生 2 名の研究指導を行った。

― 121 ―

4．5 社会貢献に対する自己評価① 国内外での学会等活動：材料系学協会において理事・幹事・主査・各分科会委員長などを継続就任すると共に、JICA「エジプト日本科学技術大学 E-JUST プロジェクト」国内支援委員会委員、JICA「AUS/Seed-Net 事業」国内支援委員を務めるなど、産官学連携の効率的推進に向けた活動に積極的に携わった。
② アウトリーチ活動：サーキュラーエコノミー EXPO や接合科学カフェにおいて講演を行うなど研究成果の社会への発信・対話を行った。また「JWRI 女会」を通じて女子学生や女性教職員が一層活躍できる環境作りを継続的に実施すると共に、ダイバーシティ活動に関する講演 2 件を行った。
③ 産学連携：民間との共同研究を経済産業省・戦略的基盤技術高度化支援事業や環境再生保全機
構・環境研究総合推進費を通じて実施し、各研究成果は日刊工業新聞等に掲載された。
④ 国際貢献：西安理工大学名誉教授、マレーシア工科大学 Provost 選考委員・学位審査委員会委員、
タイ王立 KMUTT 客員教授、海外学術誌にて Co-Editor や Editorial Board Member を務めた。エジプ
ト政府派遣事業を通じてエジプト中央金属研究所准教授 1 名を半年間招聘し、Al 系粉末合金の組織構造解析に関する共同研究、マレーシア工科大学とマレーシアクランタン大学から上級講師 2 名を招聘して WAAM-Ni 合金の特性解析に関する共同研究を実施した。
⑤ その他：近藤教授が本学経営企画オフィス URA×IR 長およびダイバーシティ & インクルージョ
ンセンター副オフィス長を兼任した。梅田教授が本研究所グローバル D&I 推進室長および本学ダイバーシティ & インクルージョンセンターを兼任し、自然科学系分野女子学生ネットワーク asiamの運営総括を担当して、女性研究者比率が低い理工系分野のすそ野拡大を目指し、小学生に科学の魅力を伝えるイベントや高校生向けオンライン相談会を開催した。また、本学が小中高生を対象に実施している教育プログラム「めばえ適塾」より高校生 1 名を 2023 年度から受け入れて研究指導を継続実施している。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
2023 年度は 17 名の全国共同利用研究員ならびに国際共同研究員 5 名（アメリカ、中国、オース
トラリア）を受け入れ、それらの研究成果に関して査読付き学術論文 15 報が掲載された。

― 122 ―

4．7

研究業績

（1） 査読付き学術論文（1） Support Recycling in Additive Manufacturing: A Case Study for Enhanced Wear Performance of
Ti6Al4V Alloy
J. Eng. Tribol.（2023）
R. Yamanoglu, A. Bahador and K. Kondoh（2） Characterization of Ti4Al4Mo/SiC Composite Produced by Pressure-Assisted Sintering
Bull. Mater. Sci., 46（2023）, 104.
R. Yamanoglu, A. Bahador, K. Kondoh, C. Duran, Y. Akyildiz, Y. Ozdemir and O. Ozturk（3） A Thermal Activation Based Constitutive Model for the Dynamic Deformation of AA5083 Processedby Large-Scale Equal-Channel Angular Pressing
Chin. J. Aeronaut., 36, 5（2023）, 499-507.
Y. Wang, M. Wang, B. Chen, H. Sun, K. Kondoh, L. J. KECSKES and J. Shen
（4） Simultaneous Improvement on Strength and Conductivity of CrB2/Cu Composites by Inhomogeneous
DesignMater. Lett., 349（2023）, 134874.
X.-F. Guo, L. Jia, Z.-L. Lu, H. Xie and K. Kondoh（5） 高濃度軽元素含有チタン積層造形材の力学機能化
粉体および粉末冶金（2023）
近藤 勝義，市川 絵理，Ammarueda ISSARIYAPAT，梅田 純子（6） Role of W in W-coated Cu Powder in Enhancing the Densification-Conductivity Synergy of Laser
Powder Bed Fusion Built Cu Component
J. Mater. Process. Technol., 322（2023）, 118169.
R. Zheng, S. Li, R. D. K. Misra, K. Kondoh and Y. F. Yang
（7） CNT-induced Heterogeneous Matrix Grain Structure in CNTs/Al Composites
Carbon, 216（2023）, 118529.
J. Wan, B. Chen, X. Zhou, L. Cao, H. Geng, J. Shen, A. Bahador, K. Kondoh and J. Li（8） First-principles Study and Its Experimental Verification on the Strength and Ductility of O/Si Solid
Solution Strengthened Ti Alloys
J. Mater. Res. Technol-JMRT, 27（2023）, 7778-7786.
M.-h. Hou, L. Jia, Z.-L. Lu, B. Chen, K. Kondoh and J. Cui（9） Enhanced Combination of Strength and Electrical Conductivity Properties with CrB2 Reinforced Cu
Matrix Composites Fabricated by Powder Metallurgy
Mater. Today Commun., 38（2023）, 107980.
X. F. Guo, L. Jia, Z. L. Lu, H. Xie and K. Kondoh（10） Mechanical and Tribological Property of Cu/CrB2 Composites under Dry Sliding Condition
Mater. Sci. Technol., 0（2024）
X. F. Guo, L. Jia, Z. L. Lu, H. Xie and K. Kondoh― 123 ―

（11） Insights into the Microstructural Design of High-Performance Ti Alloys for Laser Powder Bed Fusion
by Tailoring Columnar Prior- β Grains and α-Ti Morphology
J. Mater. Sci. Technol., 187（2024）, 156-168.
S. X. Wang, S. Li, X. M. Gan, R. D. K. Misra, R. Zheng, K. Kondoh and Y. F. Yang
（12） Improving the Mechanical Properties of Laser Powder Bed Fused AlSi10Mg Alloys by Eliminating theInevitable Micro-Voids via Hot Forging
Rapid Prototyping J.（2024）
J. Wan, B. Chen, J. Shen, K. Kondoh, S. Liu and J. Li（13） Influence of Two-Step Austempering at Different Temperatures on Mechanical and Microstructural
Properties of AISI 9254 High Silicon Steel
Ironmaking & Steelmaking, 50（2023）, 1331-1339.
B. Nalcaci, M. Baysun, A. Bahador, J. Umeda, S. Münstermann, A. A. Kaya and M. Erdogan（14） Loss-free Tensile Ductility of Dual-Structure Titanium Composites via an Interdiffusion and SelfOrganization Strategy
PNAS, 120, 28（2023）, e2302234120.
L. Liu, S. Li, D. Pan, D. Hui, X. Zhang, B. Li, T. Liang, P. Shi, A. Bahador, J. Umeda, K. Kondoh, L.
Gao, Z. Wang, G. Li, S. Zhang, R. Wang and W. Chen
（15） Microstructure and Mechanical Properties of Powder Metallurgy Ti-TiB w-xFe Titanium Matrix
Composites Using Ti-TiBw Composite Powder
J. Mater. Sci., 58（2023）, 13662-13667.
S. Wang, S. Li, L. Liu, S. Li, L. Gao, H. Liu, X. Zhang, B. Li, B. Chen, J. Umeda, K. Kondoh and S.
Zhou（16） Microstructure and Mechanical Properties of Hybrid Nano-Titanium Carbide-Carbon Nanotubes（nanoTiC-CNT）Reinforced Aluminium Matrix Composite
Adv. Compos. Mater.（2023）, 1-19.
P. Nyanora, H. M. Yehiab, A. Bahadorc, J. Umeda, K. Kondoh and M. A. Hassand（17） Experimentally Mapping the Oriented-To-Misoriented Transition in Laser Powder Bed Fusion Ti10%Mo Alloys
Scr. Mater., 231（2023）, 115472.
J. Peterson, S. Kariya, A. Issariyapat, J. Umeda and K. Kondoh（18） Effect of Grain Size on the Tensile Ductility and Fracture Mechanism of Ti–O Alloys
Mater. Sci. Eng. A., 874（2023）, 145068.
S. Kariya, A. Issariyapat, A. Bahador, J. Umeda, J. Shen and K. Kondoh（19） Ti-Cu積層造形合金における熱処理による析出形態の制御と機構解明
粉体および粉末冶金，70, 6（2023）, 290-297.
花田 滉生，刈屋 翔太，設樂 一希，梅田 純子，近藤 勝義（20） Excellent Tensile Yield Strength with Ultrafine Grain and Tailored Microstructure in PlasticallyDeformed Ti-Re Alloys
J. Alloy. Compd, 967（2023）, 171544.
A. Bahador, A. Amrin, S. Kariya, A. Issariyapat, O. Gokcekaya, G. Zhao, J. Umeda, Y. Yang, M. Qianand K. Kondoh― 124 ―

（21） Influence of Thermo-Mechanical Processing on Microstructure and Properties of Bulk Metallic Glassy
Alloys-Reinforced Al Matrix Composites Prepared by Powder Metallurgy
J. Mater. Res. Technol-JMRT, 27（2023）, 8197-8208.
S. Abolkassem, A. Elsayed, S. Kariya, J. Umeda and K. Kondoh（22） Novel Tensile Deformation Mode in Laser Powder Bed Fusion Prepared Ti-O Alloy
Mater. Sci. Eng. A., 892（2023）, 146057.
S. Kariya, A. Issariyapat, A. Bahador, J. Umeda, J. Shen, K. Yamanaka, A. Chiba and K. Kondoh（23） 炭素固溶チタン焼結押出材の結晶組織と強化機構
粉体および粉末冶金（2024）
刈屋 翔太，市川 絵理，寺前 拓馬，Shufeng LI，Xiaochun LI，近藤 勝義，梅田 純子（24） Sc添加Ti-Zr系焼結合金の強化機構
粉体および粉末冶金（2024）
刈屋 翔太，永田 晃貴，梅田 純子，Biao CHEN，Jianghua SHEN，Shufeng LI，近藤 勝義（25） 温間圧延加工を施した超急冷凝固Ti-Si粉末合金の結晶組織形成と強化機構
粉体および粉末冶金（2024）
刈屋 翔太，林 雄大，Ammarueda ISSARIYAPAT，梅田 純子，S.-K. MOON，Biao CHEN，
Shufeng LI，近藤 勝義（26） Synthesis Mechanism of Pelleted Heterostructure Ti64-TiB Composites via an Interdiffusion and SelfOrganization Strategy Based on Powder Metallurgy
Compos. Part B, 276（2024）, 111366.
L. Liu, S. Li, X. Zhang, S. Li, S. Wang, B. Li, L. Gao, H. Liu, D. Hui, D. Pan, S. Kariya, J. Umeda
and K. Kondoh（27） Microstructure Refinement and Strengthening Mechanisms of Additively Manufactured Ti-Zr Alloys
Prepared from Pre-Mixed Feedstock
Addit. Manuf., 73（2023）, 103649.
A. Issariyapat, J. Huang, T. Teramae, S. Kariya, A. Bahador, P. Visuttipitukul, J. Umeda, A. Alhazaa
and K. Kondoh（28） The Mechanical and Microstructural Behavior of Heat Treated, Texture-Controlled Ti-10%Mo Alloys
Manufactured by Laser Powder Bed Fusion
Mater. Sci. Eng. A., 884（2023）, 145553.
J. Peterson, A. Issariyapat, S. Kariya, J. Umeda and K. Kondoh（7） 国際会議発表（1） Columnar Grains Formation in L-PBF Prepared Single α Ti-C Alloys
The 1st Int. conference on Creation of Materials by Superthermal Field 2023, Osaka（2023.11.15-17）
S. Kariya, H. Hanada, T. Teramae, J. Umeda and K. Kondoh（2） Cost Effective In-Situ Alloying of Ti-Fe via Laser Powder Bed Fusion
AMPM2023, Las Vegas（2023.6.18-21）
J. Huang, A. Issariyapat, S. Kariya, J. Umeda and K. Kondoh（3） Additively Manufactured Titanium-Iron Alloys as a Recycling Pathway
MRM2023, Kyoto（2023.12.11-16）
J. Huang, A. Issariyapat, S. Kariya, J. Umeda and K. Kondoh― 125 ―

（4） Manufacturability of Superior Mechanical Properties of Titanium by Tungsten Dissolution via Laser
Processing
MRM2023, Kyoto（2023.12.11-16）
A. Issariyapat, S. Kariya, J. Umeda and K. Kondoh（8） 国内学会発表（1） パーシステントホモロジーによるTi-AM材の延性き裂発生に関わる3D欠陥配置の特定
粉体粉末冶金協会2023年度春季大会（第131回講演大会）（2023.6.7-8）
重田 雄二，荒牧 正俊，工藤 健太郎，品川 一成，野村 直之，近藤 勝義，尾﨑 由紀子（2） 軽元素を利用したチタン積層造形材の力学機能化
粉体粉末冶金協会2023年度春季大会（第131回講演大会），東京（2023.6.7-8）
近藤 勝義，A.Issariyapat，梅田 純子，市川 絵理（3） 純チタンL-PBF材の積層方向に対する内部気孔の周期解析
日本鉄鋼協会2023年秋期講演大会，富山（2023.9.20-22）
重田 雄二，野村 直之，荒牧 正俊，工藤 健太郎，近藤 勝義，尾﨑 由紀子（4） 造形欠陥が純チタンL-PBF材の塑性変形に及ぼす影響
日本鉄鋼協会2023年秋期講演大会，富山（2023.9.20-22）
近藤 勝義，刈屋 翔太，梅田 純子（5） X線CTによるL-PBF材の三次元気孔配置の定量的解析
粉体粉末冶金協会2023年度秋季大会（第132回講演大会）（2023.10.19-20）
尾﨑 由紀子，重田 雄二，桧垣 武史，荒牧 正俊，野村 直之，近藤 勝義（6） TiC粒子分散Ti-Zr粉末圧延材の強化機構解明
粉体粉末冶金協会2023年度春季大会（第131回講演大会）（2023.6.8-9）
宮本 晴，梅田 純子，刈屋 翔太，近藤 勝義（7） チタン粉末の焼結過程における酸化チタン分解反応時の微細粒組織形成機構の解明
粉体粉末冶金協会2023年度春季大会（第131回講演大会，東京（2023.6.8-9）
釘宮 尚大，梅田 純子，刈屋 翔太，A.Bahador，近藤 勝義（8） Mechanical Anisotropy in Duplex-Phase Laser Powder Bed Fusion Titanium Alloys
日本金属学会2023年秋期講演大会，富山（2023.9.19-22）
J. E. Peterson，梅田 純子，近藤 勝義（9） LPBFにより作製した酸素固溶チタン合金の塑性変形機構
粉体粉末冶金協会2023年度春季大会（第131回講演大会），東京（2023.6.7-8）
刈屋 翔太，A.Issariyapat，A.Bahador，梅田 純子，近藤 勝義（10） Ti-3Al-2V焼結圧延材におけるネットワーク組織形成と力学特性に及ぼす熱処理の影響
粉体粉末冶金協会2023年度春季大会（第131回講演大会），東京（2023.6.8-9）
谷川 泰亮，刈屋 翔太，梅田 純子，近藤 勝義，坪川 翼，堀本 里加子，池田 穂香（11） Near-α型Ti合金の熱処理によるネットワーク組織形成と力学特性向上
日本金属学会2023年秋期講演大会，富山（2023.9.19-22）
谷川 泰亮，刈屋 翔太，梅田 純子，近藤 勝義，坪川 翼，堀本 里加子，池田 穂香― 126 ―

（12） 強配向α-Ti積層造形材の創製と組織形成機構の解明
日本金属学会2023年秋期講演大会，富山（2023.9.19-22）
花田 滉生，刈屋 翔太，梅田 純子，近藤 勝義（13） 機械学習を援用したTi-Fe二相合金における強化因子の特定
粉体粉末冶金協会2023年度秋季大会（第132回講演大会），京都（2023.10.19-20）
平子 綾音，刈屋 翔太，梅田 純子，近藤 勝義（14） 機械学習を用いたTi-3Al-2V焼結圧延合金のβ相ネットワーク組織形成と力学特性との相関モ
デリング
粉体粉末冶金協会2023年度秋季大会（第132回講演大会），京都（2023.10.19-20）
谷川 泰亮，刈屋 翔太，梅田 純子，近藤 勝義（15） Enhancing Ductility in Additively Manufactured Solute-Lean Martensitic Ti-alloys
日本金属学会2023年秋期講演大会，富山（2023.9.19-22）
J.Huang，A.Issariyapat，刈屋 翔太，梅田 純子，近藤 勝義（16） Laser-assisted Additive Manufacturing of Ti-Zr Alloy: an Alternative Metal for Medical Implants
日本金属学会2023年秋期講演大会，富山（2023.9.19-22）
A.Issariyapat，刈屋 翔太，梅田 純子，近藤 勝義（17） レニウム添加Ti-Fe焼結押出材の強化機構，日本金属学会2023年秋期講演大会
日本金属学会2023年秋期講演大会，富山（2023.9.19-22）
寺前 拓馬，A.Issariyapat，刈屋 翔太，梅田 純子，近藤 勝義（18） Influence of Feedstock Characteristics on the In-situ Alloying Behaviour of Ti-Fe by L-PBF
JSPMIC2023, 京都（2023.10.16-18）
J. Huang, A. Issariyapat, S. Kariya, J. Umeda and K. Kondoh（19） Phase Distribution Homogeneity and Tensile Properties in Extruded PM Ti-4Fe Alloys with Refractory
Metal Addition
SPMIC2023, 京都（2023.10.16-18）
T. Teramae, A. Issariyapat, S. Kariya, J. Umeda and K. Kondoh（20） レニウム添加量と均質化熱処理条件の最適化によるα+β型Ti-4Fe焼結押出材の高強度化
粉体粉末冶金協会2023年度秋季大会（第132回講演大会），京都（2023.10.19-20）
寺前 拓馬，Issariyapat Ammarueda，刈屋 翔太，梅田 純子，近藤 勝義（9） 国際会議講演（1） Powder Based Titanium Alloys Strengthened by Ubiquitous Elements
IConBET2023, Kota Bharu, Malaysia（2023.8.29-30）
K. Kondoh（10） 国内会議講演（1） 活躍されている女性研究者からのメッセージ
第17回工学部オープンキャンパス，大阪（2023.8.4）
梅田 純子― 127 ―

（2） 私が溶接女子になるまでにしてきた10くらいのこと
ロールモデル講演会，新潟（2023.12.13）
梅田 純子（12） 著書（1） WILL
大阪大学 ダイバーシティー &インクルージョンセンター，（2023），分担執筆，8-11.
梅田 純子（13） 特許出願・登録（1） 窒素固溶チタン粉末材料、チタン素材及び窒素固溶チタン粉末材料の製造方法
EP3097998
近藤 勝義，他（2） 窒素固溶チタン粉末材料、チタン素材及び窒素固溶チタン粉末材料の製造方法
インド456433
近藤 勝義，他（3） α+β型チタン合金部材及びその製造方法
特願2023-091540
近藤 勝義，他（4） α+β型チタン合金部材及びその製造方法
特願2023-091541
近藤 勝義，他（15） 受賞（1） 2023 Metal Additive Manufacturing Outstanding Technical Paper Award
Metal Powder Indusreies Federation（2023.07.27）
Jeff Huang, Ammarueda Issariyapat, Shota Kariya, Junko Umeda, Katsuyoshi Kondoh（2） 2023 年度秋季大会 優秀講演発表賞
粉体粉末冶金協会（2023.10.20）
寺前 拓馬（D1）（3） 査読貢献賞（一社）粉体粉末冶金協会（2024.03.28）
近藤 勝義（17） 外部資金（単位：千円）

科学研究費補助金（1） 基盤 C

高濃度酸素含有チタン積層造形体の高強度・高延性化に資する特異な組織形成機構の解明

梅田

純子

910

（2） 学術変革領域研究（A）（公募研究）

軽元素固溶による粉末の溶融・凝固特性制御と造形組織形成ダイナミクスの解明

刈屋

翔太

3,510

― 128 ―

刈屋

翔太

1,430

WAAM 積層造形技術と品質評価技術の確立によるガスタービン燃焼器部品の試作開発

近藤

勝義

3,738

（1）

工程内廃材使用による廉価高強度チタン合金開発
と応用

近藤

勝義

12,558（2）

工程内廃材使用による廉価高強度チタン合金開発
と応用

近藤

勝義

13,444（3）

レアメタルフリー高強度チタン焼結合金のスケー
ルアップ化製法の実用化検証

近藤

勝義

780

（1）

近藤

勝義

300

（2）

近藤

勝義

1,000

（3）

近藤

勝義

350

（4）

梅田

純子

2,000

（5）

梅田

純子

1,000

（6）

梅田

純子

2,000

（7）

梅田

純子

300

（8）

刈屋

翔太

300

（9）

刈屋

翔太

1,000

（3） 若手研究

核生成によるチタン合金積層造形体の結晶集合組
織・力学特性の等方化機構の解明

一般公募型補助金研究（1） 近畿経済
産業局
受託研究

学術相談
奨学寄附金

4．8

教育

氏名：近藤

勝義

（1） 大学院等講義科目（1） 工学研究科博士前期課程

ナノ界面設計学― 129 ―

（2） 工学研究科博士前期課程

機械材料学（3） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「金属・無機材料調査」）（2） 博士論文（主査）（1） 機械工学専攻，PETERSON JACKEDWARD

侵入型炭素原子によるチタン粉末積層造形合金の 固 溶 強 化 On the Strengthening of Laser Powder
Bed Fusion Titanium Alloys by Interstitial Carbon（3） 博士論文（副査）（1） 機械工学専攻，森本健斗

青色半導体レーザを用いたマルチビーム照射による飛行粉末均一加熱純銅クラッディング
に関する研究（2） 機械工学専攻，水口佑太

選択的レーザ溶融法における時空間入熱制御技術の開発に関する研究（3） 機械工学専攻，Xue Yang

Shape Optimization of Adhesive Layer and Plastic
Formability of Multi-materials Bonded by Adhesives（4） 修士論文（1） 機械工学専攻，花田滉生

α-Ti 積層造形合金における底面配向形成機構の解明（2） 機械工学専攻，谷川泰亮

Near-α 型 Ti 合金の熱処理によるネットワーク
組織形成と力学特性向上（1） 応用理工学科，阿南伶永大Ti-6Al-4V 積層造形熱処理材における α’ 相の分解と引張特性（2） 応用理工学科，平子綾音

機械学習を援用した Ti-Fe 二相合金における強化因子の特定（5） 卒業論文

氏名：梅田

純子

（1） 大学院等講義科目（1） 機械工学専攻

ナノ界面設計学（2） 工学研究科博士前期課程

機械材料学（3） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「金属・無機材料調査」）― 130 ―

（3） 博士論文（副査）（1） 機械工学専攻，PETERSON JACKEDWARD

侵入型炭素原子によるチタン粉末積層造形合金の固溶強化（On the Strengthening of Laser Powder
Bed Fusion Titanium Alloys by Interstitial Carbon）（4） 修士論文（1） 機械工学専攻，花田滉生

α-Ti 積層造形合金における底面配向形成機構の解明（2） 機械工学専攻，谷川泰亮

Near-α 型 Ti 合金の熱処理によるネットワーク
組織形成と力学特性向上（1） 応用理工学科，阿南伶永大Ti-6Al-4V 積層造形熱処理材における α’ 相の分解と引張特性（2） 応用理工学科，平子綾音

機械学習を援用した Ti-Fe 二相合金における強化因子の特定（5） 卒業論文

4．9

社会貢献

氏名：近藤

勝義

（1） 学会役員（1） （一社）日本機械学会

機械材料・材料加工部門 運営委員会（2） （一社）粉体粉末冶金協会

ポスター（3） （一社）粉体粉末冶金協会

優秀講演発表賞（4） （一社）粉体粉末冶金協会

Poster Award

審査委員（5） （一社）スマートプロセス学会

編集委員会

委員

（6） （一社）粉体粉末冶金協会

粉体成形分科会（7） （一社）粉体粉末冶金協会

協会賞（8） （一社）粉体粉末冶金協会

理事（9） （一社）粉体粉末冶金協会

協会賞

推薦委員

（10）（一社）粉体粉末冶金協会

論文賞

選考委員

（11）（社）日本塑性加工学会

関西支部― 131 ―

審査委員
審査委員

推薦委員

主査

商議員

委員

（12） 日本粉末冶金工業会

評議員（13） 日本粉末冶金工業会

原料粉末技術委員会

特別委員（14） 日本粉末冶金工業会

工業会賞選考委員会

委員（2） 国際会議委員（1） Mechanical Engineering and Applied
Composite Materials

member of the International Program Committee（2） The 5th International Congress on
Advanced Materials Sciences andEngineering 2024

International Scientific Advisory Board（3） The 2nd International Conference on
Design for 3D Printing

Scientific Committee member（4） 2023 年度秋季大会

プログラム委員（5） 2nd International Experts Meet on Applied
Science, Engineering, and Technology（IEMASET-2023）

Organizing Committee Member and Keynote
Speaker（6） 05th International Conference on Materials
Science, Engineering & Technology

Committee Member（7） 05th International Conference on Materials
Science, Engineering & Technology 2023

Conference Committee Member（8） International Conference on Composite andCeramic Materials

Committee Member（9） International Conference on Applied
Science and Engineering

Organizing Committee Member（10） 3rd Global webinar on Applied
Science, Engineering, and Technology（WEBASET-2024）

Organizing Committee Member（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） （独）日本学術振興会

特別研究員等審査会（2） （独）日本学術振興会

卓越研究員候補者選考委員会（3） （独）日本学術振興会

国際事業委員会（4） （独）国際協力機構「エジプト日本科学技術大学（E-JUST）プロジェ
クトフェイズ 3」に係る国内支援委員会・専門部会工学ワーキンググループ委員― 132 ―

専門委員
書面審査員

書面審査員・書面評価員

（5） （独）国際協力機構「エジプト日本科学技術大学（E-JUST）プロジェ
クトフェイズ 3」に係る国内支援委員会委員（6） Applied Chemistry and Materials Science

Editorial Board Member（7） Bioengineering and Technology

Section Editor（8） Bioengineering and Technology

Section Editor（9） CEOS Nanotechnology and Nanoscience

Editorial Board Member（10） Crystals

Editorial Board member（11） Current Physics

Editorial Advisory Board（12） International Journal of Materials Scienceand Applications

Editorial board member（13） International Journal of Materials Scienceand Applications

Editorial Board Member（14） International Journal of Mining Scienceand Technology（IJMST）

Editorial board member（15） Journal of Material Science and Technology
Research

Editorial board member（16） Journal of Materials

Editorial Board Member（17） Materials

Guest Editor（18） MDPI

Guest Editor（19） Mechanical Engineering Advances

Section Editor（20） Metals

Guest Editor（21） Metals

Section Editorial Board Member（22） Micromaterials and Interfaces

Section Editor（23） Minerals and Mineral Materials

Assistant Editor（24） Multidisciplinary Journal

Editorial Board Member（25） Nano Carbons

Section Editor（26） Smart Manufacturing

Guest Editor― 133 ―

（27） World Journal of Advances in Astronomy
and Astrophysics

Editorial Board Member（28） タイ王立研究機関（NSTDA）

academic evaluator（29） 一般財団法人大阪科学技術センター

研究開発推進委員会の副委員長（30） 日本粉末冶金工業会

工業会賞選考委員会委員

氏名：梅田

純子

（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） （公財）プロテリアル材料科学財団

理事（7） 社会への情報発信（1） 英字オンラインニュースレター Vol.15
2023 April
4．10

大阪大学 GLOBAL OUTLOOK（2022.04.01）

全国共同利用に関する研究（1） 令和 5 年度共同研究員と研究テーマ
氏名：近藤

勝義

一般公募研究課題（1） 川﨑英也

関西大学化学生命工学部

口腔治療応用に向けたもみ殻由来シリカ（バイオシリカ）複合体の調製（2） マンヤゥアン
ニチャヤナン

関西大学大学院
理工学研究科

口腔治療応用に向けたもみ殻由来シリカ（バイオシリカ）複合体の調製（3） 尾﨑由紀子

九州大学大学院
工学研究院材料工学部門

LPBF Ti 材の 3D 気孔配置および結晶配向組
織の数値化（4） 宮治裕史

国立大学法人北海道大学
大学院歯学研究院

アモルファスシリカの高機能化と光殺菌治療への応用（5） 重田雄二

国立大学法人九州大学
工学府材料工学専攻

純チタン積層造形材の延性破壊過程の insitu 観察（6） 福永伸哉

大阪大学大学院
人文学研究科

超高精細表面性状分析による古代青銅鏡の摩滅痕生成過程の解明（7） 吉矢真人

大阪大学大学院工学研究科
マテリアル生産科学専攻

第一原理計算による固溶元素の力学特性への振舞いと界面構造・界面特性の解明― 134 ―

（8） 古月文志

東京大学
未来ビジョン研究センター

単分散 CNT を利用した金属材料の高機能発現機構の解明（9） 栗田大樹

東北大学
大学院環境科学研究科

TiB バルクの物理・力学特性評価（10） 山中謙太

東北大学金属材料研究所

金属積層造形法によるチタン材の作製と強化機構の解明日本大学
生産工学部機械工学科

粉末冶金法による高機能性チタンおよびマ
グネシウムの創成およびその特性評価（11） 久保田正広（12） 井藤幹夫

福井工業大学
工学部機械工学科

電磁エネルギー支援プロセスを利用した金属 ･ 半導体材料の機能制御（13） 宮治裕史

北海道大学病院歯周病科

アモルファスシリカの高機能化と光殺菌治療への応用（14） 金本佑生実

北海道大学病院歯周病科

アモルファスシリカの高機能化と光殺菌治療への応用（15） 小橋眞

名古屋大学大学院
工学研究科
物質プロセス工学専攻

Melt Infiltration 法を利用した Ti/Mg 複合材
料の界面状態観察と特性評価（16） 鈴木飛鳥

名古屋大学大学院
工学研究科
物質プロセス工学専攻

Melt Infiltration 法を利用した Ti/Mg 複合材
料の界面状態観察と特性評価（1） Li Xiaochun

University of California, Los
AngelesNanotechnology Enabled Wire Arc Additive
Manufacturing of Wrought Aluminum Alloys（2） liu Lei

Xi'an University of Technology/ School of Materials Scienceand Engineering

Titanium matrix composites（3） Song Tingting

RMIT University / Schoolof Engineering / Centre for
Additive Manufacturing

Strong and ductile Ti alloys via additive
manufacturing（4） Chen Ke

School of Materials Scienceand Engineering, Shanghai Jiao
Tong University

Dissimilar friction stir welding of Mg alloys andsteel.

（5） Zhuo Xuebin

School of Materials Scienceand Engineering, Shanghai Jiao
Tong University

Dissimilar friction stir welding of Mg alloys andsteel.

国際共同研究― 135 ―

（2） 共同研究員との共著論文件数（査読付き学術論文，国際会議論文）（1） 合計15― 136 ―

接合評価研究部門
接合構造化解析学分野

接合評価研究部門
接合構造化解析学分野
4．1 研究概要
本研究分野では、溶接・接合・積層造形科学における、熱源・材料・プロセス・力学が連成した諸現象を、数理解析モデル化と Artificial Intelligence に基づく数値シミュレーションし、構造物の製造時および使用時の問題を解決するための教育および研究を行っている。
まず AI 計算科学と先進な実験計測技術に基づき接合構造の製造時におけるマルチ物理現象を解明するための基礎研究を行う。本研究分野は、非線形有限要素法、CAD を直接用いる IGA 解法およびその逆解析を含む新しい解法とそれらのソフトウェア JWRIAN を開発している。加えて、内部 3 次元残留応
力分布を測定するために、固有ひずみ法や断面切断コンター法を開発し、X 線回折法も利用している。
さらに溶接部や熱影響部（HAZ）の性能を評価するため、微小試験装置とひずみ分布測定技術（DIC）を活用している。最近、溶接・接合のデジタルツインを構築し、計測データと有限要素法を統合した解法（M-FEM）を開発している。
本研究分野は、AI 計算科学のシーズを元に開発したソフトウェア JWRIAN および先進計測技術を二つの柱として、各種接合構造体の機能および信頼性評価という実用的ニーズに向けて展開し、接合構造
体安全性の確保に貢献する。
さらに接合構造化解析学分野は、溶接における計算科学に関する応用研究の推進と人材の育成を目的とし所内組織として設立された国際連携溶接計算科学研究拠点において、溶接力学シミュレーション技術を産業界へ実用化するための活動を積極的に行っている。
4．2 研究課題
1．陽解法と陰解法のハイブリッド解法に関する研究とソフト JWRIAN-Hybrid 開発
2．場計測技術と有限要素法を融合したソフト JWRIAN-MFEM の研究開発
3．CAD を直接用いる IGA 順解法・逆解法とそのソフト JWRIAN-IGA の研究開発
4．材料降伏関数・移動硬化則・異方硬化則・破壊条件式の実験測定と定式化の研究
5．低変態温度溶接材料を用いた伸長ビード肉盛溶接による船舶補修技術と疲労寿命向上
6．機能傾斜材料 3D プリンティングの熱伝導・熱応力・熱変形の解析
7．金属と樹脂複合材の 3 種類接合プロセスにおける数値解析熱力学モデルの構築
8．第 3 世代超高張力鋼板のスポット溶接プロセスと強度評価に関する研究
9．自動車部品の型レス塑性加工とレーザ曲げ加工における数値解析モデルの構築
10．コールドスプレー固相結合による積層プロセスの数理解析モデリング
11．摩擦熱を活用した異材固相接合プロセスの数値解析モデリング
12．先進パワー半導体用ヒートシンクシステムの開発
13．機械学習による疲労曲線の予測
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．陽解法と陰解法のハイブリッド解法に関する研究とソフト JWRIAN-Hybrid 開発
大規模な溶接熱弾塑性解析の計算時間を短縮するために、村川、柴原、麻は、それぞれ ISM 陰解法、
理想化陽解法（IEFEM）、加速陽解法（ACEXP）を提案した。これらの解法には優れた点があれば課題もある。本研究では、溶接の加熱過程と冷却過程に陽解法と陰解法の利点をそれぞれ活用したハイブリッ
ド解法を開発し、解析の効率化と精度向上を図った。また、溶接構造体の建造には薄板や厚板をそれぞれ利用していることを考慮し、ソリッド要素およびシェル要素を用いるハイブリッドモデリング手法と要素技術を開発した。さらにハイブリッド有限要素法の溶接プログラム JWRIAN-Hybrid を開発し、溶接
非定常熱伝導・熱弾塑性力学挙動の解析を実施し、解析精度を保証しながら、隅肉継手やパイプ突合せ
継手および重ね継手を対象にして溶接変形と残留応力を高効率かつ高精度で予測した。
2．場計測技術と有限要素法を融合したソフト JWRIAN-MFEM の研究開発
近年、試験体の表面にスプレーにより作られたランダムパターンの表面模様を利用した画像相関 DIC法または電気エッチングによる規則的なグリッドパターンを使用したデジタル画像グリッド法（DIGM）― 137 ―

は変位場計測技術として広く利用されている。本研究では、薄板鋼板やアルミ合金における非線形変形
特性、局所破断ひずみ、延性破壊限界を高精度に解析するため、変位場計測技術（Measurement）と有限要素法（FEM）を融合させる解法（MFEM）を開発した。本手法の利用手順としては、まず計測点を有限要素法（FEM）の節点とし、計測点の過渡変位を節点変位に代入し、応力とひずみを直接に計算することになる。本 MFEM 手法に基づいて開発したソフトウェア JWRIAN-MFEM により自動車用超高強度鋼
板やアルミ合金の薄板引張試験中における局所的な大塑性変形、局所応力および延性破壊損傷値の計算を行い、MFEM 実用性を検証した。特に、従来の複雑な試験による延性破壊限界の測定法と比較して、MFEM を用いることにより簡単な単軸引張試験で材料の延性破壊限界値を同定できる。
3．CAD を直接用いる IGA 順解法・逆解法とそのソフト JWRIAN-IGA の研究開発
従来の有限要素法（FEM）による構造解析では、要素分割の作業時間が長く、要素サイズが大きくなると形状近似精度が悪くなる。新しい IGA 解法では、CAD データを直接用いるため、形状精度が高く、要素分割の作業がなくなり、解析精度も高くなる。本研究室では日本初の構造解析ソフトウェ
ア JWRIAN-IGA を開発し、さらに光ファイバの計測ひずみから構造体の変形場と応力場を逆算出する
Inverse-IGA 解法を提案し、精度検証を行った。関連論文を国際ジャーナル Applied Mathematic Modellingに掲載されている。
4．材料降伏関数・移動硬化則・異方硬化則・破壊条件式の実験測定と定式化の研究
先進高張力鋼板 DP980 材は、多くの自動車部品に適用している。その部品には加工による予ひずみが存在する。予ひずみによる加工硬化が良く知られているが、予ひずみによる異方硬化、特に軟化現象が報告されていなかった。本研究では、予ひずみ方向の再負荷試験と予ひずみ方向に垂直する方向の再負荷試験をそれぞれ実施し、直交方向の負荷による降伏応力が低下する現象を発見し、予ひずみによる異方硬化挙動を定式化した M-A 異方硬化モデルを開発した。その成果を国際ジャーナル Journal of
Materials Research & Technology に掲載されている。本 M-A 異方硬化材料モデルは、衝突解析の汎用ソフ
トウェア LS-DYNA サブルーチンとして組み込まれて、自動車メーカにより検証されている。
5．低変態温度溶接材料を用いた伸長ビード肉盛溶接による船舶補修技術と疲労寿命向上
船舶修繕における課題として、船舶に発生した疲労亀裂を補修しても、数年後に補修部に疲労亀裂が再発してしまう現象が挙げられる。そのため、補修部で亀裂を再発しない溶接施工法が望まれている。
この対策に、本研究グループが考案した低変態温度（LTT）溶接材料を用いた圧縮残留応力の付与技術と応力集中の低減技術である「LTT 伸長ビード肉盛溶接法」が実用化される可能性が高まっている。本施工法は、疲労寿命 4 〜 10 倍の延伸が実証され、且つ脆性破壊の抑制効果も数値解析から予測され、破壊靭性試験で実証されている。
本研究は、国立研究開発法人科学技術振興機構「研究成果展開事業・研究成果最適展開支援プログラム（A-STEP）」に採択され、補修施工法を最適化し、実船適用に必要な船級承認データをすべて取得している。研究成果としては、全姿勢溶接が可能な低変態温度溶接材料（LTT-B）を開発した。さらに実船適用のために、第 2 期 A-STEP 産学共同［本格型］に採択され、再補修フリーの溶接施工法を確立するための疲労試験を行い、実用のため、日本海事協会の承認手続きを進んでいる。
6．機能傾斜材料 3D プリンティングの熱伝導・熱応力・熱変形の解析
現在、同種材料 3D プリンティング技術の研究が盛んに行われているが、今後、機能傾斜材料 3D プリ
ンティング技術は必ず必要とされる。このような次世代異材製造技術を研究するには、造形過程の熱流動・熱伝導と熱ひずみ・熱応力を高速・高精度でシミュレーションできる技術の開発が必須となる。
本研究では、陽解法と陰解法の長所を活用したハイブリッド高速化計算手法とソフトウェア JWRIANHybrid を開発すると共に、機能傾斜材料 3D プリンティングによる熱伝導および熱ひずみ・熱応力などの過渡現象の解析を行った。具体的な応用例としては、異材 3D プリンティング技術を用いて、直接接合できないチタン TC4 とセラミックス ZrC-SiC の間に TC4 と SiC の機能傾斜材料（FGM）という中間層を作ることにより、TC4-FGM/ZrC-SiC の接合継手を製作し、諸製造工程における熱伝導・熱応力・熱変形を精度高く解析した。

― 138 ―

7．金属と樹脂複合材の 3 種類接合プロセスにおける数値解析熱力学モデルの構築
近年、輸送機器においては軽量化を目的に薄板超高張力鋼材やアルミニウム合金が使われている。また、更なる軽量材料として非金属である樹脂複合材の利用が注目されている。本研究では、レーザや抵抗スポットおよび摩擦熱などの 3 種類熱源をそれぞれ用いた金属と樹脂複合材を接合し、接合メカニズ
ムを解明した。さらに、3 種類の接合プロセスにおける熱・力学の連成現象を数値解析し、接合条件と接手強度の相関関係を明らかにした。
8．第 3 世代超高張力鋼板のスポット溶接プロセスと強度評価に関する研究
自動車車体の衝突安全性能や軽量化および車体構造の合理化を図るため、引張強度も伸び率もよい第3 世代超高張力鋼板の利用技術や接合技術が求められている。同時に接合継手、特に車体構造の組立によく利用されている抵抗スポット溶接継手の強度評価技術と強度予測技術の確立が不可欠である。本研
究では、スポット溶接部や熱影響部およびコロナボンド部などの局部における非線形力学特性および破断限界を明らかにするため、微小引張試験片を用いて溶接継手の不均一な材料の応力ひずみ特性や破断ひずみを同定した。
9．自動車部品の型レス塑性加工にとレーザ曲げ加工おける数値解析モデルの構築
インクリメンタルシートフォーミング（ISF）は、型レス塑性加工技術として注目されている。板材プ
レス成形法と比較して、ISF 成形法は、簡単な工具を所定の加工経路に移動させることにより薄板を設計形状に徐々に成形する方法であり、高価な金型と専用プレス機を必要としない。本研究では、大型自動車部品を型レス ISF で成形する数値シミュレーション技術を開発し、型レスの ISF 成形時に生じる割れ、
しわおよびスプリングバックを、高精度・高効率で予測した。さらにスプリングバックを見込んだ部品
形状と加工経路の最適化設計を行った。
レーザ熱源を用いて、自動車車体の美しさを求める鋭角曲げのキャラクターラインを加工するレーザ
フォーミングの数値解析モデルを構築した。さらに、型レス ISF による車体の全体曲面形状を加工し、キャラクターラインを加工する ISF-Laser 型レス成形法を新たに開発した。数値解析および実験による ISFLaser 型レス成形法の実用性を明らかにした。
10．コールドスプレー固相結合による積層プロセスの数理解析モデリング
超音速コールドスプレーの数十ナノ秒間で起こる動的な粒子変形と結合過程が直接観察できない。本
研究では、従来のコールドスプレーと独創的なその場ピーニングと融合した金属固相積層材における粒子の変形と界面の再結晶形態を、FIB/SEM/EBSD/TEM などの先進装置で分析し、結合粒子の動的変形、再結晶現象および内部残留応力を定量化・可視化する新しい動的材料モデルを開発した。さらにコールドスプレーの 4 次元動的解析モデル（3 次元形状と動的時間）を用いて、純 Cu や Al 合金、純 Ni およびInconel718 の粒子内部と表面で数十ナノ秒間に起こる、①超高ひずみ速度、②超大塑性変形、③衝突発熱、④酸化層の破壊、⑤固相動的再結晶という 5 つの材料挙動を数値解析で再現した。
11．摩擦熱を活用した異材固相接合プロセスの数値解析モデリング
自動車、鉄道車両、宇宙船などの輸送機器の設計と溶接による製造には、軽量化・低コスト化・高性能化を図るため、軽量と高強度のマルチマテアリアルを用いたハイブリッド構造の使用が増加している。
その中、アルミニウム合金、炭素繊維強化複合材料（CFRP）、高張力鋼などの異材接合には、摩擦熱を活用した点接合技術（FSSW：Friction Stir Spot Welding）や線接合技術（Friction Stir Welding）および面接
合技術（Linear Friction Welding）がそれぞれ提案された。これらの異材固相接合プロセスにおける摩擦熱の発生や塑性流動および固相接合メカニズムを明らかにするため、マルチ物理現象を連成した数値解析
モデリングを開発した。本開発モデルを用いて、異材固相接合の界面における欠陥の形成メカニズムと抑制方法を評価し、強度に及ぼす残留応力分布特性も予測した。特に新に設計した凹型摩擦接合ツールを用いたことで、アルミニウム合金 /CFRP の引張せん断強度を大幅に向上した。
12．先進パワー半導体用ヒートシンクシステムの開発
次世代の輸送機器の電力化および省電力化のためには、シリコンカーバイド（SiC）製パワー半導体の活躍が期待されており、その実現のためには、SiC 製パワー半導体を健全に動作させるための新たな冷却機構（ヒートシンクシステム）の開発が必要不可欠である。本研究では、新たに、SiC へのタングステ― 139 ―

ン薄膜の接合技術の開発、ならびにマルチレーザ加工技術を用いたタングステン薄膜への銅肉盛層の生成技術を確立することで、健全性ならびに冷却機能を保持する、新たな先進パワー半導体用ヒートシン
クシステムの開発を進めている。2022 年度は、昨年度に得られた熱間等方圧加圧法（HIP : Hot Isostatic
Pressing）を用いたタングステン薄膜と α-SiC 板との接合体への、マルチレーザ加工システムを用いた銅肉盛層の形成過程を明らかにするため、W/SiC 接合体のタングステン薄膜の厚さと、銅肉盛層形成時のレーザ出力および肉盛速度の影響について検討した。その結果、良好な銅肉盛層の形成のためには、レーザ照射によるタングステンの硬化を抑制するため、少なくとも 1.0 mm 厚さが必要であること、さらにレー
ザ出力の低減や肉盛速度の低速は、連続的な銅肉盛層の形成に悪影響を及ぼすことを明らかにした。
13．機械学習による疲労曲線の予測
薄板高張力鋼の抵抗スポット溶接（RSW）継手の疲労強度を予測することは、車両安全性の評価に大変重要である。薄板高張力鋼の寸法（厚さ、幅）や溶接条件によるナゲット直径の変化に対応する疲労試
験の点数とコストを低減するため、有限要素解析（FEA）と機械学習（ML）を組み合わせた RSW 継手の疲労曲線を予測する新しい方法を開発した。本開発モデルを用いて予測した RSW 継手の F-N 疲労曲線と実験結果の比較では、平均誤差が 8% 以内であった。
（2） 研究に対する自己評価
本研究分野は、溶接接合技術に関連した力学現象の数値シミュレーションに関する研究を主として実施しており、実構造物への適用を視野に入れた大規模かつ高速な熱弾塑性解析法の開発においては世界のトップレベルであり、薄板構造から厚板構造に至る幅広い実用問題に対する適用も進んでいる。具体的には、上記の 13 研究テーマについて、数値計算手法の研究とソフトウェア JWRIAN の開発、さらにそれらを用いた数値シミュレーションにより物理現象を明らかにした。研究成果は、各種溶接構造物の安全性、健全性をより高め、その信頼性向上に大いに貢献している。具体的には、43 編のジャーナル査
読論文、5 編の解説論文、3 件の特許出願、13 編の国際会議論文発表、19 編の国内学会論文があった。
さらに、学生 3 名と教員 1 名は、それぞれ国際会議と国内学会で受賞した。外部資金については合計総額 37,347 千円を受け入れた。
4．4 教育に対する自己評価
本研究分野は、主として工学研究科地球総合工学専攻（船舶海洋工学コース）および工学部地球総合工学科（船舶海洋工学科目）の学生を対象として教育を行っており、講義においては、大学院生を対象に 6
科目（数値構造解析、弾塑性学、接合強度学特論、接合強度学ゼミナール、船舶海洋工学ゼミナールⅠ、
船舶海洋工学ゼミナールⅡ）、学部 3 年生を対象に 6 科目（数値構造解析学、基礎構造解析学、溶接施工法、溶接力学、海事専門実用英語論、海事専門実用英語論、海洋工学実験）を担当している。大学院生の研究指導においては、3 名の博士論文の主査と 2 名の副査を努め、博士後期課程 9 名、博士前期課程 13 名の指導を行った。また、学部学生 5 名の卒業研究指導も行っており、教育・研究指導の両面において貢献している。
4．5 社会貢献に対する自己評価
本研究分野は、以下の役職などを通して社会貢献において期待される役割を果たしている。
① 国内外での学会等活動；（一社）日本塑性加工学会レーザ分科会主査、（一社）溶接学会の溶接構造研究委員会幹事、軽構造接合加工研究委員会幹事を務めた。
② 産学連携：民間企業との共同研究等を通じて、産学連携を推進している。
③ 国際貢献：国際会議 WSE2023 の共同委員長を務めた。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
本研究分野は、全国共同利用の制度を活用して、一般研究課題で「国内共同研究員 19 名、国際共同研
究員 8 名をそれぞれ受入れた。共同研究の成果として、15 編のジャーナル査読論文を発表した。また、2023 年 5 月 23 日、阪大学接合科学研究所主催、大阪商工会議所と一般社団法人生産技術振興協会共催の第 20 回産学連携シンポジウムを担当し、大阪大学中之島センターにて開催し、約 50 名の方々がご参加された。

― 140 ―

4．7

研究業績

（1） 査読付き学術論文（1） Measurement and Identified Prediction Equation for Residual Stress Distribution in Aluminum Alloy
A5052 under Various Pneumatic Shot Peening Conditions
J. Mater. Eng. Perform., 1059-9495, 8031（2023）, 1-13.
T. Ohta, J. He, S. Takahashi and N. Ma（2） Thermomechanical Process Simulation and Experimental Veri-fication for Laser Additive
Manufacturing of Inconel718
Materials, 16, 2596（2023）, 1-18.
M. Q. Zafar, J. Wang, Z. Zhang, C. Wu, H. Zhao, G. Hussain and N. Ma（3） Creep Analysis of Large-scale Weld Pipe Structure in Thermal Power Plant
Q. J. Jpn. Weld. Soc., 41, 2（2023）, 58s-62s.
Y. Kitani, Y. Yamauchi, K. Ikushima, N. Hidetaka, N. Ma and M. Shibahara（4） Effect of Load Changing on Creep Fatigue Life of Pipe Joints
Q. J. Jpn. Weld. Soc., 41, 2（2023）, 36s-40s.
Y. Kitani, K. Ikushima, M. Arai, N. Hidetaka, N. Ma and M. Shibahara（5） 溶接構造の最近動向
溶接学会誌，92, 5（2023）, 334-345.
中谷 光良，大畑 充，島貫 広志，麻 寧緒，三上 欣希，柴原 正和，岡野 成威，生島 一樹，
庄司 博人（6） Microstructure and Solute Concentration Analysis of Epitaxial Growth during Wire and Arc Additive
Manufacturing of Aluminum Alloy
Crystals, 13, 776（2023）, 1-15.
R. Geng, Y. Cheng, L. Chao, Z. Wei and N. Ma（7） A Physically-Based Constitutive Model for a Novel Heat Resistant Martensitic Steel under Different
Cyclic Loading Modes: Microstructural Strengthening Mechanisms
Int. J. Plast., 165, 103611（2023）, 1-27.
K. Song, K. Wang, L. Zhao, L. Xu, N. Ma, Y. Han, K. Hao, L. Zhang and Y. Gao（8） Effect of Cu Rich Phase Growth on Creep Deformation of Fe-Cr-Ni-Cu Medium-Entropy Alloy: A
Phase Field Study
Metals, 13, 1219（2023）, 1-13.
J. Gao, L. Hu, N. Ma, X. Fang, Z. Xu and Y. He（9） Continuous Tempering Effect Induced PWHT Alternative Technology Using Wire Arc Additive
Manufacturing for Application in Replacing Nuclear Pressurized Water Reactor System Repairing:
CALPHAD, FEM Simulation, and EBSD Investigation
J. Mater. Res. Technol-JMRT, 25（2023）, 2961-2988.
J. Kim, J.-H. Kim, J. Park, S. Baek, N. Ma, S. J. Lee and D. Kim（10） インクリメンタルフォーミング成形性向上に関する新しい技術
日本塑性加工学会会報誌ぷらすとす，6, 67（2023）, 380-385.
麻 寧緒，呉 松― 141 ―

（11） コンター法とX線回折法の併用による大形軸受用浸炭鋼の三方向内部残留応力測定と固有ひずみ推定
材料，77, 2（2023）, 550-557.
堤 雅子，山上 捷太，楢崎 邦男，渡貫 大輔，宮本 祐司，麻 寧緒（12） Cost-effective and Facile Route to Ultrafine-Microstructure High-Entropy Alloy for Cryogenic
Applications
Mater. Sci. Eng. A., 881, 145408（2023）, 1-13.
Y. Yin, Q. Tan, N. Yang, X. Chen, W. Ren, L. Liu, H. Chen, A. Atrens, N. Ma, H. Huang
and M.-X. Zhang（13） Effects of Ceramic Material in Laser-Directed Energy Deposition of Titaniumceramic Functionally
Graded Materials
J. Mater. Process. Technol., 317（2023）, 117992-118000.
W. Zheng, D. Zhanga, D. Wu, N. Ma and P. Geng
（14） Local Mechanical Characterization and Fracture Prediction Modeling for Resistance Spot-Welded
Joints of Advanced High-Strength SteelMater. Today Commun., 36, 106787（2023）, 1-14.
Z. Yao, M. Omiya, N. Ma, S. Nishi, K. Takada, K. Okato, K. Oide, T. Kobayashi, J. Han and K. Terada（15） Prediction of the Fatigue Curve of High-Strength Steel Resistance Spot Welding Joints by Finite
Element Analysis and Machine Learning
Int. J. Adv. Manuf. Technol., 128（2023）, 2763-2779.
Z. Yu, N. Ma, H. Murakawa, G. Watanabe, M. Liu and Y. Ma（16） The Creep-Fatigue Fracture Behavior of Heat-Resistant Steel Welded Joint under Different Tensile andCompressive Holding
Mater. Sci. Eng. A., 882, 145471（2023）, 1-12.
M. Fan, Y. Wang, X. Huo, N. Ma and F. Lu（17） Unified Inverse Isogeometric Analysis and Distributed Fiber Optic Strain Sensing for Monitoring
Structure Deformation and StressAppl. Math. Model., 120（2023）, 733-751.
T. L. Aung, N. Ma, K. Kishida and F. Lu（18） インバースアプローチから生み出される技術革新日本塑性加工学会会報誌ぷらすとす，6, 68（2023）, 433-434.
麻 寧緒（19） Novel Hybrid Laser Forging and Arc Additive Repairing Process for Improving Component
Performances
Int. J. Heat Mass Transf., 212（2023）, 124289-124299.
Y. Zhang, D. Wu, D. Xie, H. Wu, C. Lin, Q. Zhang, J. Ke, G. Tan, N. Ma and Y. Guo（20） Development of High Thermal Conductivity of Ag/diamond Composite Sintering Paste and Its Thermal
Shock Reliability Evaluation in SiC Power Modules
JMRT, 26（2023）, 1079-1093.
Y. Xu, X. Qiu, W. Li, S. Wang, N. Ma, M. Ueshima, C. Chen and K. Suganum― 142 ―

（21） A Novel Hybrid Laser Forging and Arc Welding Process for Improving Weld Performances
Int. J. Heat Mass Transf., 212, 124289（2023）, 1-11.
Y. Zhang, D. Wu, D. Xie, H. Wu, C. Lin, Q. Zhang, J. Ke, G. Tan, N. Ma and Y. Guo（22） Prediction of Transverse Welding Residual Stress Considering Transverse and Bending Constraints in
Butt Welding
J. Manuf. Process., 102（2023）, 182-194.
J. Park, G. An, N. Ma and S.-J. Kim（23） The Heterogeneous Microstructure of Laser Welded Joint and Its Effect on Mechanical Properties for
Dissimilar 9Cr Steel and Alloy 617
J. Mater. Res. Technol., 26（2023）, 1096-1106.
S. Huang, Y. Wang, M. Fan, X. Huo, N. Ma and F. Lu（24） Crack Suppression in Wire-Arc Directed Energy Deposition of a γ-TiAl Alloy
J. Manuf. Process., 107（2023）, 155-165.
D. Wu, J. Xin, F. Li, C. Shen, L. Wang, X. Hua, H. Lei and N. Ma（25） Effect of Thermal-Mechanical Conditions on Strength of Silanized Al Alloy/CFRTP Hybrid Joint Madeby Thinning Controlled Hot Pressing
Mater. Today Commun., 38（2024）, 108507.
W. Li, P. Geng, N. Ma and C. Chen（26） Investigation of the Fracture Behaviour of Al–CFRP Cross-Lap Joint Fabricated by Coaxial One-SideResistance Spot Welding
Polymers, 16, 6（2024）, 738.
S. Ren, H. Chen, N. Ma, J. Chen, S. Saeki, Y. Iwamoto and J. Yang（27） Improving Bonding Strength of Al/CFRTP Hybrid Joint through Modifying Friction Spot Joining Tools
Compos. Pt. B-Eng., 254（2023）
P. Geng, H. Ma, W. Li, K. Murakami, Q. Wang, N. Ma, Y. Aoki, H. Fujii and C. Chen（28） Multi-scale Characterizations of Microstructure and Mechanical Properties of Ti6242 Alloy Linear
Friction Welded Joint with Post-Welded Heat Treatment
Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 33（2023）
Z. Dang, G. Qin, H. Ma and P. Geng（29） Dissimilar Linear Friction Welding of Ni-based Superalloys
Int. J. Machine Tools and Manufacture, 191（2023）
P. Geng, H. Ma, M. Wang, G. Qin, J. Zhou, C. Zhang, Y. Ma, N. Ma and H. Fujii（30） Mechanical Performance Evaluation of Multi-Point Clinch-Adhesive Joints of Aluminum Alloy
A5052-H34 and High-Strength Steel JSC780
Automot. Innov., 7（2023）, 1-12.
Y. Ma, R. Akita, Y. Abe, P. Luo, P. Geng, S. Tsutsumi and N. Ma（31） Dissimilar Linear Friction Welding of Ni-based Superalloys
Int. J. Machine Tools and Manufacture, 191（2023）
P. Geng, H. Ma, M. Wang, G. Qin, J. Zhou, C. Zhang, Y. Ma, N. Ma and H. Fujii― 143 ―

（32） Effect of Thermal Condition on Isothermal-Pressing Joined Strength of Silanized Al Alloy/carbon
Fiber-Reinforced Polyamide-6
J. Mater. Res. Technol-JMRT, 24（2023）
W. Li, P. Geng, Q. Wang, N. Ma, S. Zhao and C. Zhao
（33） Numerical and Experimental Investigation of Pressure-Controlled Joule-Heat Forge Welding of Steel
Tubes
J. Manuf. Process., 106（2023）, 240-253.
R. Shotri, T. Ogura, P. Geng, Y. Morisada, K. Ushioda and H. Fujii（34） Effects of Microfluidic Morphologies on the Interfacial Microstructure and Mechanical Properties ofTi3SiC2 Ceramic and Pure Copper Brazed Joints
Ceram. Int., 49, 10（2023）, 16370-16378.
H. Chen, S. Zhao, X. Nai, Q. Wang, F. Liu, Q. Chu and W. Li（35） Key Role of Temperature on Delamination in Solid-State Additive Manufacturing via Supersonic
ImpactMater. Res. Lett., 11（2023）, 2961-2988.
Q. Wang, N. Ma, W. Huang, J. Shi, X.-T. Luo, S. Tomitaka, S. Morooka and M. Watanabe（36） Microstructure Characteristics of Warm Spray Additively Manufactured Inconel 718 Superalloys andCorrelation with Mechanical Performance
Mater. Lett., 341（2023）, 134230.
Q. Wang, N. Ma, J. Chen, S. Tomitaka and M. Watanabe（37） Investigation on the Microstructure, Mechanical and Electrical Properties of Ti3SiC2/Cu Joint Obtainedby Ti25Zr25Ni25Cu25 Amorphous High Entropy Alloy and Ag Composite Filler
Mater. Sci. Eng. A., 877（2023）, 145190.
X. Nai, H. Chen, S. Zhao, X. Kong, Q. Wang, P. Wang and W. Li（38） Elemental Diffusion, Atomic Substitution Mechanisms and Interfacial Fracture Behavior in Laser
Welded–brazed Al/Ti
Mater. Charact., 202, 112998（2023）, 1-14.
R. Tian, S. Chen, B. Yang, J. Wu, P. Li, N. Chen, H. Li, Q. Wang, H. Xia and N. Ma（39） Characteristics of Residual Stress Distribution in Wire-Arc Additive Manufactured Layers of Low
Transformation Temperature Material
Int. Commun. Heat Mass Transf., 148（2023）, 107066.
W. Huang, Q. Wang, N. Ma and H. Kitano（40） Unraveling Microforging Principle during in Situ Shot-Peening-Assisted Cold Spray Additive
Manufacturing Aluminum Alloy through a Multi-Physics Framework
Mater. Des., 236（2023）, 112451.
Q. Wang, N. Ma, J. Shi, W. Huang, X.-T. Luo, P. Geng, M. Zhang, X.-C. Zhang and C.-J. Li（41） Robust Joining of FGH98 Superalloy to DD5 Single Crystal by Modulating Interdiffusion Behavior
with Ni/high-entropy Alloy Hybrid Interlayer
Sci. Chaina Mater., 66, 12（2023）, 4875-4885.
J. Shi, H. Guo, F. Jin, X. Sun, Q. Wang, F. Tian, J. Li, J. Yang and N. Ma― 144 ―

（7） 国際会議発表（1） 16%Cr-8%Ni低変態温度溶接ワイヤの設計と溶接性評価
online（2023.4.10-12）
平岡 和雄，麻 寧緒，馮 中元，加納 覚，永見 正行（2） 16Cr8Ni LTT伸長ビードを施工する角回し溶接継手における応力集中と残留応力及び応力拡大係数の数値解析
online（2023.4.10-12）
麻 寧緒，Feng Zhongyuan，黄 文嘉，村川 英一，平岡 和雄，Sherif Rashed（3） 16Cr8Ni LTT溶接金属の破壊靭性について
online（2023.4.10-12）
岡田 公一，麻 寧緒，平岡 和雄，村川 英一，矢島 浩，木村 俊介（4） 16Cr8Ni LTT溶接伸長ビード補修補強法による疲労寿命延伸
online（2023.4.10-12）
大沢 直樹，平岡 和雄，麻 寧緒，村川 英一，武内 崇晃，岡田 公一，松﨑 拓也，志賀 千晃，
矢島 浩（5） （inivited）Analysis of Residual Stress in Additive Manufactured Functionally Graded Layers for
Joining Dissimilar Materials in Space Applications
Sydney, Austeralia（2023.6.21-23）
N. Ma（6） （keynote）16Cr-8Ni LTT Welding Material for All Welding Positions and Compressive Residual Stress
Generation for Fatigue Life Extension
Harbin, China（2023.7.24-26）
N. Ma（7） 3D Modeling for Electric-Thermal-Mechanics Phenomena in Micro Resistance Spot Welding Spark
Plug of Pt and Inconel600
Harbin, China（2023.7.24-26）
P. Chaimano, N. Ma, K. Narasaki, T. Suga and S. Ren（8） Effect of Magnesium Remelting and Weld Interface Geometry on Fatigue Properties of Resistance
Element Welded Joints,
Harbin, China（2023.7.24-26）
S. Baek, N. Ma, H.-c. Lee, J. Song, S.-J. Lee, M.-S. Kim and D. Kim（9） Local Mechanical Characterization and Numerical Prediction of Crack Propagation for ResistanceSpot-Welded Joints of AHSS
Harbin, China（2023.7.24-26）
Z. Yao, M. Omiya and N. Ma（10） Validation of Fatigue Strength Improvement by Post-Weld Cold Working in Advanced High-Strength
Steel Spot Joints
Harbin, China（2023.7.24-26）
G. Watanabe, S. Ren, N. Ma, H. Murakawa, Z. Zhang and J. Jin― 145 ―

（11）（keynote）Analysis and Measurement of Additive Manufacturing Deformation and Residual StressHongzhou, China（2023.7.28-30）
N. Ma（12） Investigation of Local Shear Strength for Resistance Spot-Welded Joints of Advanced High-Strength
Steel（AHSS）
Dubrovnik（2023.9.18-20）
Z. Yao, M. Omiya and N. Ma（13）（keynote）Joining Strength of Carbon Fiber Reinforce Polymer and Metals
CA, USA（2023.11.1-3）
N. Ma（14）（keynote）Computational Approach to Stress and Deformation Due to Welding, Joining, Additive
Manufacturing & Surface Processes
Int. Workshop on the Bonding Formation in Rapid Material Processing, , Xian, China（2024.3.11-13）
N. Ma（15）（keynote）Computational Approach to Evaluation of Stress and Strain Due to Welding, Joining and
Additive Manufacturing
Int. Workshop on the Bonding Formation in Rapid Material Processing, , Shanghai, China（2024.3.1315）
N. Ma（16） Development of a Material Model for Elucidating Supersonic Impact-Bonding Behavior and MicroForging Strengthening Principle during Cold Spray Additive Manufacturing
Harbin, China（2023.7.24-26）
Q. Wang, N. Ma, M. Watanabe, S. Morooka, X.-T. Luo and C.-J. Li（17） Residual Stresses Distribution Patterns in Typical Wire Arc Additive Manufactured Wall and Pipe
Structure
Harbin, China（2023.7.24-26）
W. Huang, Q. Wang and N. Ma（18） Additive Manufacturing of a High-Strength ZrC-SiC and TC4 Gradient Structure Based on a
Combination of Direct Laser Deposition and Brazing
The 15th Pacific Rim Conf. of Ceramic Societies & the 13th Int. Conf. on High-Performance Ceramics（PACRIM15 & CICC-13）, Shenzhen, China（2023.11.5-9）
Q. Wang, N. Ma, J. Shi, L. Zhang, S. Tsutsumi and J. Feng
（8） 国内学会発表（1） 薄板の微小 R曲げによる局所ひずみの測定と破断条件の定式化
名古屋（2023.6.9-11）
麻 寧緒，WANG QIAN，楢崎 邦男，佐藤 健太郎，堺谷 智宏，大西 洋一郎（2） 予ひずみとひずみ経路に依存する異方硬化挙動と降伏面の測定
名古屋（2023.6.9-11）
榎本 光玖，T. L. Aung，麻 寧緒，桑原 利彦，立花 連，佐藤 創太― 146 ―

（3） 放射光X線回折法による固相粒子積層材の残留応力評価
山梨（2023.7.20-22）
諸岡 聡，麻 寧緒，渡邊 誠，佐々木 未来，冨永 亜希，菖蒲 敬久（4） RSW継手の局所応力拡大係数と疲労負荷の関係式を用いた疲労曲線の予測
富山（2023.9.13-15）
YU ZHENGXIA，麻 寧緒，村川 英一，渡辺 吾朗，LIU MINGYA（5） SLM積層によるZr基アモルファス合金の組織構成
富山（2023.9.13-15）
Ge Yaqiong，Wang Wenxian，麻 寧緒（6） Inconel718 材の準静的から超高ひずみ速度下における応力−ひずみ関係の実験的同定
山梨（2023.9.27-29）
大原 弘睦，三村 耕司，菊池 翔虎，麻 寧緒，WANG QIAN，渡邊 誠（7） LTT 伸長ビード角回し溶接補修・補強法による疲労寿命の延伸
長崎（2023.11.1-3）
松﨑 拓也，麻 寧緒，平岡 和雄，村川 英一，大沢 直樹，武内 崇晃，岡田 公一，志賀 千晃，
矢島 浩（8） ユニバーサル裏板を用いた任意形状のインクリメンタルシート成形
富山（2023.11.1-3）
陳 靖佳，呉 松，麻 寧緒（9） レーザーマイクロテクスチャ加工の数値解析モデリング富山（2023.11.1-3）
王 蜖煜，麻 寧緒，耿 培皓（10） 耐割れ性に優れた全姿勢溶接用LTT 溶接材料の開発
長崎（2023.11.1-3）
加納 覚，永見 正行，麻 寧緒，平岡 和雄（11） 圧縮試験によるI nconel718 材の超高ひずみ速度域を含む構成式の構築
大阪（2024.3.1-3）
大原 弘睦，菊池 翔虎，山下 文弥，三村 耕司，麻 寧緒，WANG QIAN，渡邊 誠（12） 炭素繊維強化プラスチックとアルミニウム合金の熱圧接合強度に及ぼす諸条件の定量化評価
富山（2023.9.13-15）
李 蔚豪，耿 培皓，麻 寧緒（13） アルミニウム合金のレーザーピーニングによる圧縮残留応力の測定と数値解析
名古屋（2023.6.9-11）
WANG QIAN，深町 岳，麻 寧緒，鷺坂 芳弘（14） LTT溶接材料によるアークワイヤ積層造形チューブにおける残留応力の数値解析
富山（2023.9.13-15）
黄 文嘉，WANG QIAN，麻 寧緒，北野 萌一（15） Ni合金ワイヤを用いた炭素鋼と鋳鉄のレーザ溶接温度場解析モデリング富山（2023.9.13-15）
張 人之，WANG QIAN，楢崎 邦男，菅 哲男，麻 寧緒，西本 大地，津田 翔太，田淵 隆行，
島田 秀一，鈴木 健史― 147 ―

（16） Ni合金ワイヤを用いた鋳鉄と炭素鋼のレーザ溶接部におけるNi分布状況の調査
富山（2023.9.13-15）
西本 大地，津田 翔太，田淵 隆行，島田 秀一，鈴木 健史，張 人之，WANG QIAN，楢崎 邦男，
麻 寧緒，菅 哲男（9） 国際会議講演（1） Additive Manufacturing of a High-Strength ZrC-SiC and TC4 Gradient Structure Based on a
Combination of Direct Laser Deposition and Brazing
The 15th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies & the 13th International Conference on HighPerformance Ceramics（PACRIM15 & CICC-13）, Shenzhen, China（2023.11.5-9）
Q. Wang, N. Ma, J. Shi, L. Zhang, S. Tsutsumi and J. Feng
（12） 著書（1） 異種材料の摩擦接合技術の開発
オーム社，（2023），分担執筆，165-169.
藤井 英俊，麻 寧緒，森貞 好昭，青木 祥宏，宮坂 史和，嶋田 直明，松下 宗生，村上 俊夫，
生田 明彦，柴原 正和，宮野 泰征（13） 特許出願・登録（1） 加熱装置
特願2023-77825
麻 寧緒，他3名（15） 受賞（1） The WSE Contribution Award
9th International Conference on Welding Science and Engioneering（2023.07.25）
麻 寧緒（2） Excellent Poster Award to Young Researcher
9th International Conference on Welding Science and Engioneering（2023.07.27）
Paponpat Chaimano（M1）（3） Excellent Presentation Award to Young Researcher
9th International Conference on Welding Science and Engioneering（2023.07.27）
Wenjia Huang（D2）（4） 支部長賞
船舶海洋工学会
Y. Z. Xiao

関西支部（2023.12.01）（5） 留学生新進賞（一社）日本塑性加工学会（2024.03.01）
T. L. AUNG

― 148 ―

（17） 外部資金

（単位：千円）

科学研究費補助金（1） 若手研究Elucidation of interface bonding mechanism and noveltool strengthening principle in friction assisted joiningof Al alloy to CFRTP

耿

培皓

1,820

（2） 若手研究Supersonic impact-bonding features and microforging strengthening principle in cold spray additive
manufacturing of high-strength Al alloys

WANG QIAN

2,600

（1）

レーザ溶接部の異種材・混合流体シミュレーショ
ンの研究

麻

寧緒

1,225

（2）

風車ブレードの損傷を評価する数値解析技術の開発

麻

寧緒

5,079

（3）

レーザ溶接部の異種材・混合流体シミュレーショ
ンの研究

麻

寧緒

2,600

（4）

高強度鋼板の衝突時破断予測技術開発

麻

寧緒

4,800

（5）

風車ブレードの損傷を評価する数値解析技術の開発

麻

寧緒

3,024

（1）

麻

寧緒

1,815

（2）

麻

寧緒

1,815

（3）

麻

寧緒

594

（4）

麻

寧緒

495

（1）

麻

寧緒

600

（2）

麻

寧緒

3,000

（3）

WANG QIAN

1,500

（4）

WANG QIAN

1,960

民間等との共同研究

学術相談

奨学寄附金

― 149 ―

4．8

教育

氏名：麻

寧緒

（1） 大学院等講義科目（1） 接合科学研究所

学問への扉（ものづくりサイエンス「強くて軽い新聞紙橋を設計しよう」）（2） 地球総合工学専攻

海事専門英語実践（3） 地球総合工学専攻

海事専門英語論（4） 地球総合工学専攻

数値構造解析

（5） 地球総合工学専攻

接合強度学ゼミナール（6） 地球総合工学専攻

接合強度学特論（7） 地球総合工学専攻

船舶海洋工学実験（8） 地球総合工学専攻

弾塑性力学（9） 地球総合工学専攻

溶接施工法（10） 地球総合工学専攻

溶接力学（2） 博士論文（主査）（1） 地球総合工学専攻，木谷悠二

配管構造のクリープ疲労損傷デジタルツインの開発（2） 地球総合工学専攻，西村律

超ハイテン材 CMT アーク溶接継手の軟化領域をモデル化した残留応力ひずみと延性破断強度の評価（3） 地球総合工学専攻，Baek SEUNG YEOP

Bonding mechanism of resistance element welding
for robust lap joints of lightweight alloys and ultrahigh strength steels（3） 博士論文（副査）（1） マテアリアル専攻，王 ◱崀（2） 地球総合工学専攻，Peiyuan Dai― 150 ―

（4） 修士論文（1） 地球総合工学専攻，岡田雄二

Measurement and analysis of compressive residual
stresses In LTT extension bead for reinforcingboxing
welds and hot-spots（2） 地球総合工学専攻，菊川直樹

Research on Corrosion Fatigue Property Test of
Steel/Aluminum Alloy Weld-Bonded Lap Joint（3） 地球総合工学専攻，斎藤智博

Numerical Analysis of Residual Stress due to Laser
Screw Spot Welding（4） 地球総合工学専攻，田井友理恵

Numerical Analysis and Measurement of ResidualStresses in LTT Additive ManufacturedComponents（5） 地球総合工学専攻，浅岡祐貴

Research on Heat Generation Behavior in Friction
Stir Spot Welding of Metal/CFRTP Lap Joints（6） 地球総合工学専攻，小林瑞歩

Shear Strength Study of Isothermal-Pressed Overlap
Joints of CFRTP and Aluminum Alloy withThermaland Chemical Analyses（1） 地球総合工学専攻，井馬碧斗

線形摩擦接合継手における塑性加工性の数値
解析（2） 地球総合工学専攻，鈴木登晟

レーザーショックピーニングが誘発する圧縮
残留応力の分布特性（3） 地球総合工学専攻，由利駿介

薄板アルミ A6022 への超音波ショットピーニ
ングによる残留変形・圧縮残留応力の数値解析（4） 地球総合工学専攻，弓場光樹

固有ひずみを用いた積層造形変形予測法の開発（5） 地球総合工学専攻，太田雄介

超音速衝撃コールドスプレーによるアルミ合
金 AA6061 粒子の変形挙動解析（5） 卒業論文

氏名：WANG QIAN
（1）大学院等講義科目（1） 接合科学研究所

学問への扉（ものづくりサイエンス「強くて軽い新聞紙橋を設計しよう」）（2） 地球総合工学専攻

海事専門英語実践（3） 地球総合工学専攻

海事専門英語論（4） 地球総合工学専攻

船舶海洋工学実験― 151 ―

4．9

社会貢献

氏名：麻

寧緒

（1） 学会役員（1） （一社）塑性加工学会

レーザ加工分科会・主査（2） （一社）溶接学会

溶接軽構造研究委員会幹事（3） （一社）溶接学会

溶接構造研究委員会幹事（2） 国際会議委員（1） 国際会議 WSE 委員会

事務局長（2） 国際会議 WSE パイオニア賞委員会

事務局長（3） 第 9 回国際会議 WSE2023

Co-Chair（4） 企業等への貢献（1） パルステックウェビナー

溶接・積層造形・各種表面処理による残留応力分布の測定

氏名：WANG QIAN
（2） 国際会議委員（1） The 9th International Conference on Welding
Science and Engineering（WSE2023）

Program Committee（7） 社会への情報発信（1） 高強度アルミニウム合金の最適な積層
条件の範囲を導く
4．10

天田財団ニュース（2023.11.23）

全国共同利用に関する研究（1） 令和 5 年度共同研究員と研究テーマ
氏名：麻

寧緒

一般公募研究課題（1） 幺振鐸

慶應義塾大学大学院
理工学研究科― 152 ―

スポット溶接部における破断クライテリアの構築と CAE による予測技術の開発

（2） 大宮正毅

慶應義塾大学理工学部
機械工学科

溶接継手のき裂進展や疲労寿命向上の予測
シミュレーション（3） 小川雅

工学院大学

接合材料の 3 次元応力・ひずみ評価とそれを考慮した構造設計（4） 太田高裕

広島工業大学工学部
機械システム工学科

ショットピーニングおよびピーン成形の力学現象の数値計算手法に関する研究（5） 北野萌一

国立研究開発法人 物質・材料研究機構 構造材料研究センター 材料評価分野 溶接・接合技術グループ

低変態温度溶接材料の WAAM プロセス適用効果の検証（6） 生島一樹

大阪公立大学 / 大学院工学研
究科 / 航空宇宙海洋系専攻

溶接力学問題におけるデジタルツインに関する研究（7） Gadallah Ramy

大阪公立大学・工学研究科

溶接変形と残留応力の非線形解析（8） 辰巳晃

大阪大学大学院 工学研究科

単調圧縮を受ける防撓パネルの座屈後の延性破壊に関する研究（9） 廣畑幹人

大阪大学大学院工学研究科
地球総合工学専攻

すみ肉溶接シミュレーションの効率化と溶接構造部材の耐荷性能評価

大阪大学大学院工学研究科
地球総合工学専攻

すみ肉溶接シミュレーションの効率化と溶接構造部材の耐荷性能評価（10） 成雨軒（11） 村上尚紀

東海大学 工学研究科
機械工学専攻ショットピーニング加工条件と残留応力の関係の定量的評価（12） 河野直季

東海大学 工学研究科
機械工学専攻ショットピーニング加工条件と残留応力の関係の定量的評価（13） 窪田紘明東海大学 工学部
機械工学科

ショットピーニング加工条件と残留応力の関係の定量的評価

東海大学 総合理工学研究科

ショットピーニング加工条件と残留応力の関係の定量的評価（14） ルッカム
チャモン

ニッ（15） 加藤秀実

東北大学金属材料研究所

Fe/Mg 抵抗スポット溶接（16） 倉林康太

東北大学工学研究科

Fe/Mg 抵抗スポット溶接（17） 渡邊誠

物質・材料研究機構
構造材料研究センター
材料創製分野ウォームスプレーによる固相積層材の結合メカニズムの解明（18） 安部洋平

豊橋技術科学大学
機械工学系

塑性加工を利用した重ね接合の開発と接合強度の評価― 153 ―

国際共同研究（1） Fan Mingzhe

Shanghai Jiao Tong University/ School of Materials Scienceand Engineering / Shanghai Key
Laboratory of Materials Laser
Processing and Modification

Modeling on the Cyclic Viscoplastic Coupled
Damage Behavior of Dissimilar Welded Joints（2） Ge Yaqiong

Taiyuan University of Scienceand Technology

Numerical simulation of stress and deformationof welded joints（3） Sun Jiamin

Te c h n i c a l U n i v e r s i t y o fBraunschweig / Faculty of
Mechanical Engineering /Institute of Joining and Welding

Prediction of residual stresses in wire-arc
additively manufactured steel components（4） Song Kai

Tianjin University, Schoolof Materials Science andEngineering

Cyclic Viscoplastic Behavior and Fracture
Mechanisms of Welded Joints via Experimentand Modeling（5） Fei Liangyu

Xi'an Jiaotong University

Residual stress in magnesium-alloys/steel
resistance riveting welds（6） Chang Tianxing

Xi'an Jiaotong University/ Schoolof Mechanical Engineering

Welding process optimization and performance
improvement of dissimilar alloys of aluminumand bronze（7） Zhang Jianxun

Xian Jiaotong University/
Material Science and Engineering/
Welding InstituteWelding residual stress measurement andanalysis（8） Zhao Pengkang

Xi'an University of Technology

Analysis of welding residual stress andmicrostructure changes induced by post welding
heat treatment（2）共同研究員との共著論文件数（査読付き学術論文，国際会議論文）（1） 合計24― 154 ―

接合評価研究部門
接合構造化設計学分野

接合評価研究部門
接合構造化設計学分野
4．1 研究概要
本分野では、設計、溶接・接合などの加工や施工といった構造物の設計・施工プロセスから、試験・供用、補修補強・維持管理に至る構造物のライフサイクルを通した時間軸を「スループロセス」、材
料の組織から溶接・接合部材、構造物といったミクロからマクロにわたる空間軸を「トランススケー
ル」という二つの軸で捉え、それらの各ステージやスケールにおける各種構造物の性能や信頼性の評価に関する研究を行う。特に、溶接・接合部材や構造物の性能に及ぼす、残留応力や変形に代表される熱加工の影響を微視的および巨視的な観点から考慮して、詳細かつ合理的に評価する手法の開発に取り組む。これにより、溶接・接合を用いた構造化プロセスの高度化に貢献できる設計学の構築を目指す。
4．2 研究課題
1．構造部材および溶接・接合部の強度特性および信頼性の評価手法の構築
2．残留応力を考慮した溶接鋼構造物の性能評価技術の開発
3．設計への展開を想定した熱加工プロセスシミュレーション技術の開発
4．材料の微視的塑性変形挙動を考慮した損傷評価手法の構築
5．構造材料および溶接・接合部の不均質性を考慮した割れ発生特性の評価
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．建築構造部材の破壊特性に及ぼす製作方法の影響に関する研究
柱などの建築構造部材としては、低中層建築物では形鋼などが用いられるが、高層・超高層建築
物では溶接によって製作された部材が用いられる。建築物の高層化のトレンドにより、その割合は増加することが見込まれるとともに、高強度鋼の適用ニーズも高まっている。そのため、溶接熱影
響や溶接残留応力などの影響が顕著になる可能性があり、具体的にどのような影響が想定されるかを詳細に把握し、設計や施工に反映していく必要がある。2023 年度は、大入熱溶接の始終端部における溶接残留応力分布の特徴を明らかにすることができた。特に、溶接順序の影響を詳細に考慮することができ、設計や施工の改善につながる知見を得ることができた。
2．薄板レーザ溶接部に生じる割れ発生因子に関する研究
自動車部材などに用いられる薄鋼板の接合には、従来、抵抗スポット溶接が多用されてきたが、近年、レーザ溶接の適用拡大も期待されている。自動車の車体軽量化を背景として、鋼板のごく端部を溶接することが求められているが、過度に端部を溶接すると溶接部に割れが発生することが実験結果により確認されている。この割れ発生のメカニズムを解明し、割れを回避する溶接施工法や溶接条件を導出することが本研究の目的である。2023 年度は、端部溶接特有の過渡変形に起因する割れ現象を定性的に説明することの見通しを得ることができた。
3．溶接部における水素拡散・放出挙動に関する研究
溶接部の水素割れ評価では、水素量の定量的評価が重要な要素となる。現状、日本産業規格 JISにおいても、溶接部に含まれる拡散性水素の総量を測定する方法が定められているが、試験実施にあたって課題もある。本研究では、その課題の要因となっている試験条件の影響を検討し、最終的には望ましい試験条件・試験方法につながる知見を提示することを目指す。また、本研究を通して、― 155 ―

溶接部に含まれる拡散性水素量の初期値や試験片外への放出挙動を定量的に記述することが可能になると考えられる。2023 年度は、水素放出に関する境界条件について基礎的な検討を進め、モデル化の指針を得ることができた。
4．破壊靭性試験における温度管理条件の適正化に関する研究
破壊靭性試験では、ある温度環境下での破壊を模擬するため、試験片の温度管理が求められる。
そのための温度制御手法は各種の破壊靭性試験規格に定められているものの実用上の観点では、長時間の温度保持が必要になるなどの課題があった。特に、構造物の大型化を受けて試験対象部材が厚板になると、極めて長時間が必要となり試験実施を阻害しかねないことが懸念される。本研究では、温度管理条件の適正化を目的として実験および数値解析を実施し、2023 年度には推奨条件を提示し、投稿論文としても採択されるに至った。今後、実際の試験条件における境界条件の考慮をさらに進め、規格への反映提案などを検討していく。
5．溶接熱源モデル構築手法に関する研究
溶接残留応力の主たる発生要因は、溶接による局所的な温度場であり、溶接残留応力解析において、いかにして溶接温度場を再現するかは重要な課題である。従来、溶接温度場を得るための数値解析は、試行錯誤的に条件を設定する必要があり、解析実施者の経験や技量にも多分に作用されるという課題があった。本研究では、限られた温度履歴や溶接部断面マクロ写真といった情報に基づいて、機械学習によって適切な溶接熱源モデルを構築する手法の提案を目指すものである。2021 年
度に手法の基本部分は構築を終えており、2022 年度は検証データの増強などを図った。2023 年度は、機械学習を用いた熱伝導シミュレーションの高速化手法について検討を行った。
（2） 研究に対する自己評価
本分野は、構造化を見据えて溶接・接合部を設計することを目的とした研究・教育の推進をミッションとしている。研究テーマは主に、継手性能および構造性能に及ぼす残留応力、変形、強度などの影響を明らかにするものとなっている。これらは、溶接力学と破壊力学の境界領域に位置づけられるものと考えており、継手性能および構造性能に及ぼす諸因子の影響を把握することで、設計へとフィードバックすることを目指している。2023 年 11 月には Zhou 助教が着任し、構造材料および溶接構造物の疲労特性評価への展開も開始することができた。
4．4 教育に対する自己評価
本分野は、本学大学院工学研究科地球総合工学専攻社会基盤工学部門および工学部地球総合工学
科社会基盤工学コースの協力講座（信頼性設計学領域）として、博士前期・後期課程学生および学部学生の教育を担当している。博士前期・後期課程において、社会基盤工学ゼミナール I・II・III・
IV（構造系）（分担）、学部において連続体力学、地球環境学概論（分担）、鋼構造学（分担）を担当した。社会基盤構造物と溶接・接合は密接な関係があるが、学生にとってはその認識を得られていない場合も多いため、講義内容と溶接・接合の接点を積極的に紹介し、溶接・接合への興味・関心を持つ学生の増加を図った。
2023 年度は、学部学生 2 名、博士前期課程学生 1 名を受入れ、研究指導を行った。
4．5 社会貢献に対する自己評価
当分野の教員の国内における主な所属学協会は、（一社）溶接学会、（一社）スマートプロセス学
会、（公社）土木学会、（一社）日本鉄鋼協会、（一社）鋼構造協会、（一社）日本機械学会である。
溶接学会では、溶接構造研究委員会および溶接冶金研究委員会に所属し、それぞれ幹事および委― 156 ―

嘱委員を務め、学会における研究活動に貢献した。運営面でも編集委員会委員、関西支部副支部長、溶接工学夏季大学総務を務め、学会員の情報交換や交流、教育に貢献した。スマートプロセス学会では理事および学術企画運営委員会委員、日本鉄鋼協会では接合結合フォーラム幹事を務め、運営に寄与している。また、2023 年度は、Materials Research Meeting 2023/International Unionof Materials Research Societies-International Conference in Asia 2023（略称：MRM2023/IUMRS-ICA2023（Grand Meeting2023））において、当研究所が企画したシンポジウム Joining and Welding for Advanced
Materials を取りまとめ、先端材料研究と溶接・接合研究のさらなる融合につながる機会を設けることができた。
研究者として所属する学協会に加え、（一社）日本溶接協会では、鉄鋼部会技術委員会中立委員、鉄鋼部会 BUH 委員会中立機関委員、鉄鋼部会 WES2805 改正委員会中立機関委員を務め、鋼構造物の溶接部の安全性などに関連する鉄鋼技術や評価技術の向上に貢献した。
この他、複数の行政機関において専門委員や有識者として指導や助言にあたっている。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
一般公募研究課題の他、先導的重点課題「構造用材料溶接部の水素割れ評価手法の高度化に関する研究」を研究代表者として推進した。

― 157 ―

4．7

研究業績

（1） 査読付き学術論文（1） 溶接構造の最近動向
溶接学会誌，92, 5（2023）, 334-345.
中谷 光良，大畑 充，島貫 広志，麻 寧緒，三上 欣希，柴原 正和，岡野 成威，生島 一樹，
庄司 博人（2） Improvement of Local Compression Condition for Fracture Toughness Test with Bayesian Optimization
Weld. World, 67（2023）, 2315-2322.
T. Ozawa, T. Kawabata and Y. Mikami（3） 国際会議発表論文（査読なし）（1） Adapted to Generate Compressive Residual Stress and Retained Austenite in a Steel Surface Layer by
Friction Stir Processing with the WC Tool
IIW-XI-L, Annual Assembly 2023, Singapore（2023.7.17-19）, E2.
H. Yamamoto, Y. Yamamoto, K. Ito and Y. Mikami（7） 国際会議発表（1） Adapted to Generate Compressive Residual Stress and Retained Austenite in a Steel Surface Layer by
Friction Stir Processing with the WC Tool
The 76th IIW Annual Assembly and Int. Conf. on Welding and Joining, Singapore（2023.7.16-21）
H. Yamamoto, Y. Yamamoto, K. Ito and Y. Mikami（2） Simulation of Weld Residual Stress Distribution in Fracture Toughness Specimen and Its Experimental
Validation
76th IIW Annual Assembly and Int. Conf., Singapore（2023.7.17-19）
Y. Mikami, T. Ozawa and T. Kawabata（8） 国内学会発表（1） Eﬀect of Oﬀset Distance on the Solidiﬁcation Crack Initiation in the Carbon Steel Plate for the Meltrun Laser Welding
2023年度秋季全国大会，富山県富山市（2023.9.13-15）
S. M. Hong，植村 幹太，三上 欣希，德永 仁寿，富士本 博紀，伊藤 和博（2） 高炭素鋼薄板の端部レーザ溶接における凝固割れに関する数値シミュレーション
2023年度秋季全国大会，茨城県つくば市（2023.9.26-28）
植村 幹太，S. M. Hong，三上 欣希，伊藤 和博，德永 仁寿，富士本 博紀（3） Alloying of Low-Carbon Steel Surface Due to Friction Stir Processing with WC Tool Wear
The 3rd Materials Research Meeting（MRM2023）/ The 24th IUMRS-Int. Conf. in Asia（IUMRSICA2023），京都（2023.12.11-16）
H. Yamamoto, Y. Yamamoto, K. Ito and Y. Mikami― 158 ―

（17） 外部資金

（単位：千円）

民間等との共同研究（1）

JFE ウエルディング協働研究所

三上

欣希

3,000

（2）

JFE ウエルディング協働研究所

三上

欣希

4,000

（3）

日本製鉄ものづくり未来協働研究所

三上

欣希

3,000

学術相談
奨学寄附金

4．8

教育

氏名：三上

欣希

（1） 大学院等講義科目（1） 工学部

鋼構造学（2） 工学部

連続体力学（3） 工学部地球総合工学科

地球環境学概論（5） 卒業論文（1） 社会基盤工学科目，松崎匠

四面ボックス柱におけるエレクトロスラグ溶
接部の残留応力分布に及ぼす諸因子の影響（2） 社会基盤工学科目，盛田健斗

機械的応力除去による溶接残留応力分布変化
挙動に及ぼす降伏比の影響

4．9

社会貢献

氏名：三上

欣希

（1） 学会役員（1） （一社）スマートプロセス学会

理事（2） （一社）スマートプロセス学会

学術企画運営委員会（3） （一社）日本機械学会

M&M2023 材料力学カンファレンス
オーガナイズドセッション オーガナイザー― 159 ―

委員

（4） （一社）日本高圧力技術協会

実機の残留応力条件等を考慮した材料の構造健全性評価委員会 委員（5） （一社）日本溶接協会

鉄鋼部会 BUH 委員会（6） （一社）日本溶接協会

鉄鋼部会 WES2805 改正委員会（7） （一社）日本溶接協会

鉄鋼部会 技術委員会（8） （一社）日本溶接協会

学識会員（9） （一社）日本溶接協会・（一社）溶接学会

溶接・接合技術総論改訂編集委員会（10）（一社）溶接学会

編集委員会（11）（一社）溶接学会

溶接構造研究委員会

幹事（12）（一社）溶接学会

溶接冶金研究委員会

委嘱委員（13）（一社）溶接学会

2023 年度溶接工学夏季大学総務（14）（一社）溶接学会

溶接教育委員会（15）（一社）溶接学会

溶接構造研究委員会 溶接構造シンポジウム
2023 実行委員会 幹事（16）（一社）溶接学会関西支部

副支部長

中立機関委員
中立機関委員

中立委員

委員

委員

委員

（2） 国際会議委員（1） MRM2023

Symposium Organizer（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） 尼崎市

4．10

消防防災専門委員（危険物施設関係）

全国共同利用に関する研究（1） 令和 5 年度共同研究員と研究テーマ
氏名：三上 欣希
一般公募研究課題（1） 庄司博人

大阪大学大学院工学研究科― 160 ―

溶接継手の破壊靭性評価のための小型試験法の提案に関する研究

（2） 小沢匠

海上技術安全研究所
構造・産業システム系

破壊靱性試験の冷却過程シミュレーション（3） 北野萌一

国立研究開発法人 物質・材料研究機構 構造材料研究センター 材料評価分野 溶接・接合技術グループ

機械学習を活用した溶接熱伝導数値シミュ
レーションの高度化（4） 清水万真

大阪大学大学院工学研究科

溶接継手の破壊靭性評価のための小型試験法の提案に関する研究（5） 廣畑幹人

大阪大学大学院工学研究科
地球総合工学専攻

橋梁用高降伏点鋼板の厚板多層溶接部における材料特性評価（6） 柴沼一樹

東京大学

溶接部疲労寿命評価に向けたマルチスケー
ルモデルの開発（7） 川畑友弥

東京大学

SUS316L の溶接部靭性へのδフェライトの影響（8） 岡野成威

大阪大学大学院工学研究科

相変態を生じる鋼溶接部におけるマルチス
ケール力学特性評価（9） 寺田恭介

大阪大学大学院工学研究科

相変態を生じる鋼溶接部におけるマルチス
ケール力学特性評価

先導的重点課題［構造用材料溶接部の水素割れ評価手法の高度化に関する研究（役割分担型）］（1） 大見敏仁

湘南工科大学

構造用材料溶接部の水素割れ評価手法の高度化に関する研究（2） 真中俊明

新居浜工業高等専門学校

構造用材料溶接部の水素割れ評価手法の高度化に関する研究（3） 日野孝紀

新居浜工業高等専門学校

構造用材料溶接部の水素割れ評価手法の高度化に関する研究（4） 堀川敬太郎

大阪大学大学院
基礎工学研究科

構造用材料溶接部の水素割れ評価手法の高度化に関する研究（5） 長坂明彦

長野工業高等専門学校・工学科・機械ロボティクス系

構造用材料溶接部の水素割れ評価手法の高度化に関する研究（6） 尾関郷

帝京大学
先端総合研究機構

構造用材料溶接部の水素割れ評価手法の高度化に関する研究（7） 糟谷正

帝京大学
先端総合研究機構

構造用材料溶接部の水素割れ評価手法の高度化に関する研究（8） 横堀壽光

帝京大学
先端総合研究機構

構造用材料溶接部の水素割れ評価手法の高度化に関する研究― 161 ―

国際共同研究（1） Gyubaek An

Chosun University

Reliability assessment of weld joint withcryogenic steel（2） 共同研究員との共著論文件数（査読付き学術論文，国際会議論文）（1） 合計1― 162 ―

接合評価研究部門
接合組織評価学分野

接合評価研究部門
接合組織評価学分野
4．1 研究概要
本研究分野では、高機能薄板材料を活用する上で重要となる抵抗溶接に関して、溶融接合および固相接合の両方の接合機構の観点から、同種および異種金属材料のスポット溶接および抵抗発熱を利用したスポット接合などについてその接合部特性を評価し、接合部特性を向上するために必要な諸因子を明確にし、加えて溶接施工性についても考慮した新たな接合技術の研究を推進している。
また、材料の特性や機能を最大限に活用するため、材料科学的な観点から、溶接・接合部および積層造形部の特性の高精度な評価、支配因子の解明ならびにその制御・予測技術を構築することを目指した研究に取り組んでいます。特に、これらの非平衡プロセス過程での凝固・変態などのミクロ組織形成機構の解明や、欠陥、耐食性や機械的特性など接合部の信頼性や寿命の評価・予測に対し、実験と数値解析から、社会に還元できる新たな溶接・接合技術の創出を目指しています。
4．2 研究課題
2023 年度は主として以下の課題に取り組んだ。
1．高機能薄板材料を活用するスポット溶接技術の開発
2．異材接合継手の接合界面構造の解析
3．自在設計のための溶接シミュレーションシステムの構築
4．異材接合部の脆化分離技術の構築
5．Ni 基合金の粒界性格制御と液化割れ現象
6．Ni 基合金金属積層造形部の割れ感受性、機械的特性とミクロ組織の関係
7．ステンレス鋼溶接部の等軸晶生成現象とその制御
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
先に示した研究課題について主な成果を以下に記す。
1．高機能薄板材料を活用するスポット溶接技術の開発
超高張力亜鉛めっき鋼板のスポット溶接では板 - 板間 HAZ 部での液体金属脆性（LME）割れが問題となる。LEM 割れ発生部位はナゲット径拡大とともに外周部に移動するが、最終的な発生が想定される部位での鋼板表面のα -Fe（Zn）の形成および Zn めっき組成の変化に着目して検討した結果、従来の抵抗スポット溶接よりも低温の接合法である固相抵抗スポット接合における優位性を確認した。
2．異材接合継手の接合界面構造の解析
リチウムイオン電池のタブ溶接にはシリーズ式エンボスプロジェクション溶接が広く適用されているが、電源の大容量化あるいは急速充電のためにタブ材には高導電性金属の適用が求められている。そこで、電池ケース材に Ni めっき鋼板、タブ材に Ni 板および Cu 合金板を用いた場合の溶接継手を作製し、溶接プロセスおよび接合界面について解析した。その結果、自動車車体などで用いられるエンボスプロジェクション溶接ではナゲット形成されるのに対し、電池タブ溶接の接合部は溶融部形成がほとんどないエンボス部の圧接であり、接継手特性向上にはめっき層を活用した固相接合が有効であることが確認された。

― 163 ―

3．自在設計のための溶接シミュレーションシステムの構築
素材や部品の多種多様な組合せの異種材料溶接に対し、設計段階から溶接プロセス、溶接割れ性、耐応力腐食割れ（以下 SCC）性などの溶接部性能までをワンスルーで予測するテーラード溶接プロ
セスシミュレーションシステムを構築することを目的として検討を進めた。原子炉設備での使用を想定し、Ni 基合金、ステンレス鋼、低合金鋼の母材と、Ni 基合金とステンレス鋼の溶接材料とを様々な組み合わせでの異材溶接で想定される化学組成の範囲に対し、任意化学組成試験片ならびに異材
溶接試験片を作製し、高温割れや SCC の感受性評価試験を行った。その結果、それぞれの割れ感
受性予測のため、Cr 当量と Ni 当量を基にしたそれぞれの割れ感受性のハザードップを構築することができた。加えて、ミクロ組織形成について組織観察と熱力学データベースに基づく数値解析に
より実験と解析の側面から、Ni 当量変化に伴う Nb の偏析など割れ感受性に対する材料学的な影響
因子を見出した。
また、同一の化学組成範囲を対象とした異材溶接プロセスについて、溶接過程で生じる物理現象を考慮した FEM による熱伝導解析ならびに熱弾塑性解析を実施した。実験により計測した温度分
布などから解析モデルの高度化を図り、溶接プロセス条件、素材 ･ 溶接材料、溶接部形状から、異材溶接部の溶融形態や残留応力分布の導出が可能であることを見出した。溶融形態から溶接金属部の化学組成を見積り、溶接高温割れおよび SCC のハザードマップを用いることで、設計段階から溶接プロセス、溶接高温割れ性、耐 SCC 性などの溶接部性能までをワンスルーで予測することができることを見出した。
これらの成果は、文部科学省原子力システム研究開発事業に基づく大阪大学大学院工学研究科ならびに日本原子力研究開発機構との共同研究で得られたものであり、溶接学会全国大会などで成果発表を行った。
4．Ni 基合金の粒界性格制御と液化割れ現象
Ni 基合金溶接部でしばしば問題となるよる液化割れに対し、粒界劣化現象を抑制する粒界工学を適用し、材料中に対応粒界と呼ばれるエネルギーの低い粒界を効率的に生成・分散させることで、結晶粒界での偏析や液化挙動が改善を試みた。
Ni 基 625 合金を対象とし、粒界工学を活用した粒界性格制御と液化割れ現象の関係を調査した。
Nb、C 量を変化させた Ni 基 625 合金に圧下率 7%、熱処理温度 1100℃の加工熱処理により、対応
粒界頻度、Σ 9、Σ 27 粒界頻度が効果的に増大し。熱処理過程では、ひずみを駆動力として異常粒成長が生じ、熱処理時間の増大とともにひずみは低下し一定値を示すことがわかった。加熱過程では、対応粒界が最も高い温度で溶融し、ランダム粒界、NbC の順に低下することがわかった。
液化割れ発生現象を調査するため、その場観察を用いた高温定荷重試験法を新たに構築した。この手法を用いて、粒界性格分布の異なる試験片に対して液化割れ発生および伝播現象を調査したところ、局所液化は主にランダム粒界で優先的に発生し、それらが連結することで破断に至る。これに対し、Σ 9 やΣ 27 対応粒界では液化が生じづらいことを見出した。したがって、適切な加工熱処理により、Σ 9、Σ 27 粒界等の対応粒界の頻度を効果的に増加させることで、液化割れ感受性を低減できることが示唆された。
これらの成果は、日本製鉄ものづくり協働研究所との共同研究に基づくものであり、溶接学会全国大会などで成果発表を行った。
5．Ni 基合金金属積層造形部の高温割れ感受性、機械的特性とミクロ組織の関係
金 属 積 層 造 形（AM）プ ロ セ ス の 一 つ で あ る PBF − Electron Beam で 作 製 さ れ た Ni 基 超 合 金Haynes282 を対象とし、積層部の高温割れや溶接性について材料組織的な観点から検討を行った。
はじめに、Ni 基合金 Haynes282 の特性を調査するため、バルク材の合金元素が高温割れ感受性に及― 164 ―

ぼす影響を調査し、C や B の適量の含有の場合では、高温割れ感受性は改善することを実験的に見出した。これは、凝固末期において MC 型炭化物や、M3B2 型ホウ化物などの共晶相生成に伴う凝固偏析の低減に起因することが示された。一方溶接熱影響部においては、C と B の含有量が低い方が液化割れ感受性は改善することがわかった。続いて AM 過程での組織形態やその形成過程を調査したところ、M3B2 や炭化物、γʹ 相の析出は後続の積層過程中に生じ、約 1000℃、8 時間での熱履歴
を経ると炭化物が生成した。積層材底部の硬さは γʹ 相の大きさが影響を及ぼし、上部であるほど引張強度、降伏強度、破断伸びが増大し、いずれも鍛造材に比して高い破断強度と降伏強度を示した。
PBF − Electron Beam で作製した Haynes282 の高温での延性特性や液化割れ感受性を、その場観察法を用いた高温引張試験法にて調査した。高温延性特性は、1170℃を超えると延性が低下し、1250℃で延性値はゼロになった。破断の起点部では液相の痕跡が認められたことから、局所的な液化割れの発生が延性低下の要因であることが示唆された。また、ランダム粒界や炭化物が液化し、液化部が連結して割れが進展するなど、局所的な液化挙動と高温での延性低下現象との関係を明確にできた。
これらの成果は、日本学術振興会特別研究員や University West との国際共同研究によるものであり、Materials Characterization に掲載された。
（2） 研究に対する自己評価
本研究分野では、今年度は、新たに抵抗溶接に関して企業との共同研究をスタートさせたが、学会発表および論文掲載はできておらず、来年度以降の研究成果に結び付けたい。
一方ミクロ組織形態や接合部の特性に関する研究については、これまでに構築・確立してきた、高温強度試験や高温割れ評価試験、ミクロ組織分析法など、溶接・接合部の組織解析・形成過程解明に欠かせない設備・手法を駆使することで、研究成果に着実に反映されている。得られた成果は材料分野で権威ある学術誌 Corrosion Science、Journal of Materials Research and Technology、Materials
Characterization、Journal of Nuclear Materials などに掲載された。なお、この内の 1 報が海外共著論文、
1 報が国内共同研究員との共著論文である。また、門井がコンタクトパーソンを務める学術交流協定である University West との継続的な共同研究を行い、日本学術振興会外国人特別研究員の受け入れなど、国際連携も継続的に展開した。加えて、国内外の学会では、大学院生教育も含め多数の成果発表を行い、Thermec などの国際会議における門井の招待講演や IIW 年次大会での講演、国内では溶接学会全国大会を中心に、日本鉄鋼協会講演大会や溶接学会研究委員会等にて発表した。また、門井が日本溶接協会や腐食防食学会、日本鋳造工学会での講習会や講座等での講師も務めた。
研究資金面においては、門井の代表者としての継続課題である科学研究費補助金 基盤研究（B）、
文部科学省 原子力システム研究開発事業や科学研究費補助金特別研究員奨励費に関する研究、Houの代表者としての継続課題である科学研究費補助金 若手研究を実施するとともに、企業との共同研
究や学術相談等も積極的に推進した。池田が 6,550 千円、門井が計 21,597 千円、Hou が計 2,210 千円の外部資金を獲得した。これらの研究を通して、今後も多くの研究成果を効率よく得るとともに、各分野の共同研究員との連携による専門分野のさらなる深化に向けた研究活動を展開していく。
4．4 教育に対する自己評価
本研究分野は、マテリアル生産科学専攻生産科学コースの協力講座として、大学院生および学部
生の教育研究を行っている。卒業論文や修士論文の研究などを通して研究室に所属する大学院生、学部生の教育や研究指導を行った。また、マテリアル生産科学専攻「生産プロセス学 I」および「生産プロセス学 II」、応用理工学科「接合プロセス工学 III」の講義を門井が、マテリアル生産科学専攻「接合プロセスメタラジー論」の講義を池田と門井が担当した。加えて、接合研全体として担当している全学共通教育の「学問の扉（マチカネゼミ）」の一部を全教員が担当した。今年度は博士前期課― 165 ―

程 3 名、学部 4 年生 2 名の学生が在籍し、大学院生、学部生への教育を行った他、社会人ドクター
1 名の主査を門井が務めた。
4．5 社会貢献に対する自己評価
池田は、（一社）溶接学会にて軽構造接合加工研究委員会副委員長、溶接教育委員会委員など、（一社）日本溶接協会にて規格委員会幹事、メールマガジン編集委員会委員、溶接管理技術者評価委員
会委員、学識委員、産業標準改正原案作成委員会委員を務めた。
門井は、国際溶接学会 IIW 第 IX 委員会（Behavior of metals subjected to welding）の副委員長や、
Welding in the World の Principal reviewer を務めるなど、溶接冶金分野の国際的な研究コミュニティ
において中心的な役割を担う活動を展開している。国内においては、（一社）溶接学会にて溶接冶金
研究員会学術幹事、編集委員会委員、論文査読委員会委員、（一社）日本溶接協会にて特殊材料溶接研究委員会幹事、材料部会共研第 4 部会委員、学識委員、特許委員、溶接管理技術者評価試験研修会講師、関西地区溶接技能検定委員会幹事を務めるなど、溶接関連の学協会において運営や研究、教育での多岐にわたる活動を行っている。加えて、（一社）日本鉄鋼協会にて論文誌編集委員会幹事、
接合結合フォーラム幹事、若手フォーラム幹事、（公社）日本鋳造工学会にて査読委員や代議員を務めるなど、溶接接合以外の分野の学会においても溶接接合分野の担当としての活動も展開している。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
本年度は、池田が大阪工業大学から 2 名の共同研究員を受け入れ、抵抗溶接に関する共同研究を行った。門井は早稲田大学、広島大学、秋田大学、群馬大学、神戸大学、関西大学などの公的機関などから計 9 名の共同研究員を受け入れ、相変態や腐食、力学といった各分野の専門家との共同研
究による研究の高度化を図るとともに、ハイエントロピー合金やポーラス金属などの異分野の研究者との学際研究も推進している。

― 166 ―

4．7

研究業績

（1） 査読付き学術論文（1） Age-hardening Behaviors of the Weld Metals of 22% Cr and 25% Cr Duplex Stainless Steels at 400℃
J. Nucl. Mater.（2023）, 154438.
M. Sakata, K. Kadoi and H. Inoue（2） 過共晶Al-Si合金における初晶Siの微細・球状化に及ぼすNaとPの影響
鋳造工学，95（2023）, 221-227.
中江 秀雄，中村 春香，岩崎 出，門井 浩太（3） Effects of Ferrite Content and Concentrations of Carbon and Silicon on Weld Solidification Cracking
Susceptibility of Stainless Steels
J. Mater. Res. Technol-JMRT, 25（2023）, 1314-1321.
K. Kadoi, S. Ueno and H. Inoue（4） Effect of Ferrite Morphology on Pitting Corrosion Resistance of Austenitic Stainless Steel Weld Metals
Corrosion Sci., 221（2023）, 1113356.
K. Kadoi, M. Kogure and H. Inoue（5） Microstructure Gradient Formation in Electron-Beam Melting Powder-Bed Fusion of a Gamma-Prime
Ni-based Superalloy
Mater. Charact.（2023）, 113370.
S. Singh, J. Andersson and K. Kadoi（6） Fatigue Limit Estimation Based on Dissipated Energy of Butt Laser-Welded Joints
Eng. Proc., 51, 47（2024）
T. Yamamoto, Y. Ogawa, M. Hayashi, K. Kadoi, D. Shiozawa and T. Sakagami（7） Nucleation of Equiaxed δ-Ferrite by Accelerating TiN Formation Controlled by Oxide during Weldingof Ferritic Stainless SteelMater. Charact.（2023）, 113212.
Y. Hou and K. Kadoi（7） 国際会議発表（1） Condition of Lacy Ferrite Formation during FA-mode Solidification in Austenitic Stainless Steels andthe Pitting Corrosion Resistance
IIW Intermediate meeting（2024.3.11-13）
K. Kadoi, M. Kogure and H. Inoue（8） 国内学会発表（1） 曲げひずみ付与によるZnめっき鋼板の抵抗スポット溶接部LME割れ感受性評価方法（第1報）（社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
三宅 彩香，安田 功一，池田 倫正，沖田 泰明，川邉 直雄，高島 克利（2） 曲げひずみ付与によるZnめっき鋼板の抵抗スポット溶接部LME割れ感受性評価方法（第2報）（社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
沖田 泰明，川邉 直雄，高島 克利，三宅 彩香，安田 功一，池田 倫正― 167 ―

（3） 参照熱量選択式適応制御スポット溶接技術の開発（社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
宗村 尚晃，谷口 公一，澤西 央海，松田 広志，池田 倫正（4） 超ハイテンの抵抗スポット溶接継手における耐LME割れ特性および継手強度の両立技術の開発（第1報）（社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
小峯 慎介，金澤 友美，谷口 公一，高島 克利，松田 広志，池田 倫正（5） 718 合金の SLM 過程における積層条件と凝固割れ感受性の関係
溶接学会 2023年度 春季全国大会（2023.4.25-5.9）
門井 浩太，松本 幸弥，千葉 浩行，井上 裕滋（6） U字曲げ試験片を用いた SCC 感受性評価試験における応力−ひずみ分布に及ぼす諸因子の影響に関する数値解析的検討
溶接学会 2023年度 春季全国大会（2023.4.25-5.9）
野村 侑生，岡野 成威，望月 正人，門井 浩太，青木 聡（7） 指向性凝固活用したオーステナイト系ステンレス鋼溶接金属の異相界面制御とその耐食性
溶接学会 第254回溶接冶金研究委員会（2023.9.4）
門井 浩太，小暮 真莉，井上 裕滋（8） Ni基625合金における粒界 性格と液化割れ現象の関係
溶接学会 2023年度秋季全国大会（2023.9.13-15）
門井 浩太，中森 雄大，山田 健太，小薄 孝裕（9） 異材溶接部の凝固割れ感受性予測に向けた実験と解析による検証
溶接学会 2023年度秋季全国大会（2023.9.13-15）
HE FENGDONG，門井 浩太，HOU YUYANG，岡野 成威，青木 聡（10） 銅合金/ステンレス鋼異材肉盛溶接部の好気性に及ぼす溶接材料組成の影響
日本鉄鋼協会 第186回秋季講演大会（2023.9.20-22）
門井 浩太，宮野 泰征（11） FAモード凝固におけるオーステナイト形成に及ぼすフェライト結晶粒微細化の影響
溶接学会 2023年度春季全国大会，online（2023.4.25-5.2）
HOU YUYANG，門井 浩太（12） FAとFモ ード凝固するオーステナイト系ステンレス鋼溶接金属の引張特性に及ぼすフェライ
ト結晶粒微細化の影響
溶接学会 2023年度秋季全国大会（2023.9.13-15）
HOU YUYANG，門井 浩太（9） 国際会議講演（1） Formation Mechanism of Mn Depleted Zone at Oxide/matrix Interface in Low Oxygen Si-Mn- Ti Weld
Metal of Low Carbon Steel
Thermec2023（2023.7.3-7）
R. Homma, G. Shigesato, M. Fujioka, K. Kadoi and H. Inoue― 168 ―

（2） Pitting Corrosion Behavior in Weld Heat Affected Zone of Duplex Stainless Steel
Thermec2023（2023.7.3-7）
K. Kadoi, Y. Hou, H. Baba and H. Inoue（3） Development of Evaluation Method for Solidification Cracking Susceptibility during Additive
Manufacturing Process
IIW2023（2023.7.16-19）
K. Kadoi, Y. Matsumoto, H. Chiba and H. Inoue（4） Evaluation Method for Solidification Cracking Susceptibility during Additive Manufacturing Process
CSIRO/JWRI Joint Symposium, オーストラリア，メルボルン（2024.3.4-5）
門井 浩太（10） 国内会議講演（1） 溶接過程で生じる冶金現象と鋳鉄溶接のための応用展開
日本鋳造工学会 第126回消失模型鋳造法研究会，大阪（2023.7.25）
門井 浩太（2） 金属積層造形過程における凝固割れ感受 性評価法の構築
2023年度 学術講演会，大阪（2023.11.10）
門井 浩太（3） ステンレス鋼高能率アーク溶接部における組織形成とその耐食性
腐食防食学会 溶接部腐食分科会，大阪（2023.12.7）
門井 浩太（4） オーステナイト系のトラブル事例と原因・対策
日本溶接協会 特殊材料溶接研究委員会，福岡（2024.1.19）
門井 浩太（11） 解説・総説（1） ステンレス鋼溶接部の耐食性
溶接学会誌（2023），323-324.
門井 浩太（2） ステンレス鋼溶接部の組織的特徴と特性
溶接学会誌，92（2023）, 544-554.
門井 浩太（3） 入門教室Q&A やさしい溶接冶金
溶接技術，72（2024）, 109-111.
門井 浩太

第1回溶接中の冶金現象（4） 入門教室Q&A やさしい溶接冶金
溶接技術，72, 3（2024）, 88-91.
門井 浩太

第2回溶接部の組織形態と特性（5） 入門教室Q&A やさしい溶接冶金
溶接技術，72, 4（2024）, 134-137.
門井 浩太

第3回溶接部で生じる割れ欠陥― 169 ―

（17） 外部資金

（単位：千円）

科学研究費補助金（1） 基盤 B

金属脆化・割れ誘発を活用したテーラード分離技
術の開発

門井

浩太

3,250

（2） 特別研究員
奨励費（外国人特別研究員）

Ni超合金積層造形材の溶接性と高温割れ感受性に
関する研究

門井

浩太

800

（3） 若手研究

Oxide Accelerating Primary Ferrite Nucleation ofAustenitic Stainless Steel Weldment

HOU
YUYANG

2,210（1）

ダイヘン溶接・接合協働研究所

池田

倫正

1,000

（2）

JFEウエルディング協働研究所

池田

倫正

1,500

（3）

銅合金のマイクロスポット溶接に関する研究

池田

倫正

2,000

（4）

ダイヘン溶接・接合協働研究所

門井

浩太

2,000

（5）

日本製鉄ものづくり未来協働研究所

門井

浩太

2,000

原子炉自在設計のためのテーラード溶接シミュ
レーションシステムの構築

門井

浩太

9,997

（1）

池田

倫正

550

（2）

池田

倫正

500

（3）

門井

浩太

550

（1）

池田

倫正

1,000

（2）

門井

浩太

3,000

民間等との共同研究

受託研究
（1）

学術相談

奨学寄附金

― 170 ―

4．8

教育

氏名：池田

倫正

（1） 大学院等講義科目（1） マテリアル生産科学専攻

接合プロセスメタラジー論（2） 工学部

マチカネゼミ学問への扉（ものづくりサイエンス「金属・無機材料調査」）（3） 博士論文（副査）（1） マテリアル生産科学専攻，松井翔

摩擦エレメント接合における鋼板同士接合法への発展と継手強度向上に関する研究（2） マテリアル生産科学専攻，相原巧

固相抵抗スポット接合法の開発と接合機構の
解明

氏名：門井

浩太

（1） 大学院等講義科目（1） マテリアル生産科学専攻

生産プロセス学Ⅰ（2） マテリアル生産科学専攻

生産プロセス学Ⅱ（3） マテリアル生産科学専攻

接合プロセスメタラジー論（4） 応用理工学科

接合プロセス工学Ⅲ（5） 全学教育推進機構

学問への扉（マチカネゼミ）（2） 博士論文（主査）（1） 生産科学専攻，坂田幹宏

二相ステンレス鋼溶接金属の 475℃脆化に関する研究（4） 修士論文（1） マテリアル生産科学専攻，He Fengdong

オーステナイト系異材溶接金属部の凝固割れ感受性予測とその影響因子（5） 卒業論文（1） 応用理工学科，河野隼己

オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属の耐孔食性に及ぼす炭化物の影響（2） 応用理工学科，浅田千慧

Ni 基 625 合金の液化割れ感受性に及ぼす炭素量と粒界性格の影響― 171 ―

4．9

社会貢献

氏名：池田

倫正

（1） 学会役員（1） （一社）日本溶接協会『JIS Z 3136 及び JIS Z 3137』産業標準改正原案作成委員会 委員

（2） （一社）日本溶接協会『溶接・接合技術総論』改訂編集委員会（3） （一社）日本溶接協会

溶接管理技術者評価委員会（4） （一社）日本溶接協会

学識委員（5） （一社）日本溶接協会

規格委員会（6） （一社）日本溶接協会

メールマガジン編集委員会

委員（7） （一社）日本溶接協会

鉄系 FSW 規格検討小委員会

委員（8） （一社）日本溶接協会

日本溶接会議（9） （一社）溶接学会

代議員（10）（一社）溶接学会

軽構造接合加工研究委員会（11）（一社）溶接学会

軽構造接合加工研究委員会
スポット溶接テキスト WG（12）（一社）溶接学会

溶接教育委員会

氏名：門井

委員

幹事

第Ⅲ委員会委員

副委員長

委員

浩太

（1） 学会役員（1） （一社）日本鉄鋼協会

接合・結合フォーラム（2） （一社）日本鉄鋼協会

創形創質工学部会若手フォーラム（3） （一社）日本鉄鋼協会

論文誌編集委員会（4） （一社）日本溶接協会

学識委員（5） （一社）日本溶接協会

関西地区溶接技術検定委員会（6） （一社）日本溶接協会

試験委員（7） （一社）日本溶接協会

特殊材料研究委員会― 172 ―

幹事

幹事

幹事

幹事

幹事

委員

（8） （一社）日本溶接協会

溶接材料部会 規格化第 9 分科会（9） （一社）日本溶接協会

特許委員会

委員

（10）（一社）溶接学会

編集委員会

委員

（11）（一社）溶接学会

溶接冶金研究委員会 学術幹事

（12）（一社）溶接学会

溶接冶金研究委員会 破面写真集 WG 幹事（13）（一社）溶接学会

論文査読委員会（14）（公社）日本鋳造工学会

査読委員（15）（公社）日本鋳造工学会

代議員（16） Welding in the World（国際溶接学会（IIW））

Principal reviwer（17） 国際溶接学会（IIW）

Comission IX Vice-Chair（第 IX 委員会 副委員長）

4．10

委員

委員

全国共同利用に関する研究（1） 令和 5 年度共同研究員と研究テーマ
氏名：門井

浩太

一般公募研究課題（1） 丸山徹

関西大学化学生命工学部

fcc 系高エントロヒー合金の凝固組織と変形双晶の評価（2） 半谷禎彦

群馬大学

溶融凝固を利用した発泡金属の創製

（3） 林

美佑

広島大学大学院
先進理工系科学研究科

鉄鋼材料溶接部の組織形成機構と機械的特性との関係の解明

（4） 曙

紘之

広島大学大学院
先進理工系科学研究科

鉄鋼材料溶接部の組織形成機構と機械的特性との関係の解明，および優れた動的強度特性を発現する溶接接合技術の開発（5） 宮野泰征

秋田大学大学院
理工学研究科

オーステナイト系ステンレス鋼溶接部組織の微生物腐食感受性評価（6） 小川裕樹

神戸大学

赤外線サーモグラフィによる接合継手の動的強度特性評価（7） 小川裕樹

神戸大学

赤外線サーモグラフィによる接合継手の動的強度特性評価― 173 ―

（8） 山本

拓実

神戸大学 /
工学部機械工学科 /構造安全評価学研究室

Al 合金のレーザ溶接継手の散逸エネルギに基づく疲労強度評価（9） 馬渕

勇司

早稲田大学
基幹理工学研究科

Ti6Al4V 中に添加したヘテロ凝固核 TiC の
溶解速度（10） 門井洸衛

早稲田大学
基幹理工学研究科

Ti6Al4V 中に添加したヘテロ凝固核 TiC の溶解速度算出に向けた、実験加熱条件（11） 鈴木進補

早稲田大学
基幹理工学研究科

Ti6Al4V 中に添加したヘテロ凝固核 TiC の溶解速度算出に向けた、実験試料条件

氏名：池田

倫生

大阪工業大学工学部 機械工学科

Fe/Cu 異材スポット溶接部の信頼性評価

大阪工業大学
大学院工学研究科
電気電子・機械工学専攻機械工学コースFe/Cu 異材スポット溶接部の信頼性評価

一般公募研究課題（1） 伊與田（2） 渡部宗慶

良樹（2） 共同研究員との共著論文件数（査読付き学術論文 , 国際会議論文）（1） 合計1― 174 ―

多次元造形研究センター
グリーン造形学分野

多次元造形研究センター
グリーン造形学分野
4．1 研究概要
環境・エネルギー問題が地球規模で深刻化する中、本研究分野では環境負荷を大きく減らすような材料プロセス技術および環境調和型材料の研究開発に取り組んでいる。特に、グリーントランス
フォーメーション（GX）を意識して研究開発を進めた。具体的には、機能発現の要素となるナノ・
マイクロ粒子に焦点をあて、それらの合成、成膜および 3 次元構造化のための低環境負荷な方法論の開拓を行った。また、本研究分野で開発された新プロセス技術を用いて、環境・エネルギー関連
材料およびデバイスの研究開発を進めた。本年度は以下の研究課題に取り組んだ。
4．2 研究課題
1．微粒子のグリーン合成
2．微粒子のグリーン造形
3．循環型技術・環境浄化技術
4．環境調和材料・デバイスの開発
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．微粒子のグリーン合成
本研究室では環境に優しいナノ・マイクロ粒子の合成法の開発を進めている。本年度は、4 つのグリーン合成法の開発に取り組んだ。
貴金属ナノ粒子の還元剤フリー合成法の開発を進めた。Ag や Au のナノ粒子は種々の用途開発が進み、今後ますます使用量が増えると予想されている。しかし、その合成法には有害な還元剤が使用されている。植物由来などの環境に優しい還元剤を用いる報告があるが、再現性やコスト面で大きな課題がある。そこで、還元剤を全く使用しない合成法の開発を進めた。具体的には、水溶液と固体の界面に着目した研究を進めた。界面近傍でクラスターサイズの貴金属の化合物をクラスター
サイズで析出させ、そのサイズ効果による低温熱分解を経て、Ag や Au のナノ粒子を得る着想である。この合成コンセプトを、固液界面に集積しやすい反応種を選択して検証した結果、Ag や Au の
ナノ粒子の合成に成功した。この方法は還元剤を全く使用しないだけなく、合成後に副産物が残らない。そのため、この方法で得られたナノ粒子は粒子表面に副産物は吸着しないという特徴を有する。
ハロゲンフリーの前駆体を用いて、金属ナノ粒子の合成を進めた。溶液合成では一般にハロゲン化物が前駆体（原料試薬）として使用されている。合成中に放出された Cl −イオンが望ましくない
副生成物の形成や合成粒子の純度を低下させる可能性があるため、ハロゲンフリー化が求められている。本研究室では、既にゲータイト（α-FeOOH）などのオキシ水酸化物を前駆体として用いて、マグネタイト（Fe3O4）などの金属酸化物粒子の合成に成功している。本年度は Au ナノ粒子の合成を目的に、従来から使用されている塩化金酸（HAuCl4）の代わりに、水酸化金（Au（OH）3）を検討した。Au（OH）3 は溶解度が低いため、これまでに使用されることはなかった。しかし、粒子生成に必要な水中への溶解度が数十度以上の温度域で達成されることを実験的に見出した。これにより、ハロゲンフリーの前駆体を用いても Au ナノ粒子が合成できることを実証した。
ハイエントロピー合金に代表されるように、多元素の高い混合状態を機能発現の要素とする材料開発が進んでいる。最近、このコンセプトをナノ材料、特に表界面を有効に使える 2 次元物質（ナノシート）に適用する試みがある。しかし、その合成法の困難さから、多元素から構成されるナノシー― 175 ―

トの研究は緒に就いたばかりである。本研究では層状水酸化物に着目し、カチオンサイトに 5 種類
以上の金属元素（カチオン）をランダムに固溶化できるようなボトムアップ法をグリーン合成の観点から検討した。その結果、5 種類の 3d 遷移金属元素が等モルでほぼ均質に分布した層状水酸化物の多元素ナノシート（層状複水酸化物と同定）の合成に成功した。単純な原理に基づく液相ボトムアップ法であり、ナノシートをテーラメイドに高い混合状態で多元素化できうる方法である。
水素キャリアであるアンモニアを安全かつ簡便に吸蔵することができる微粒子の開発を進めている。その着想は農業で使用される肥料である。植物は窒素をガスで吸収せずに、無機態窒素で吸収する。そのため肥糧の多くはアンモニアを含む化合物である。本年度は、肥料をメカノケミカル法
にて合成するとともに、この肥料がアンモニア吸蔵材料にもなりうるという仮説をラマン分光等によって検証した。
2．微粒子のグリーン造形
本研究室では環境に優しい微粒子の造形法の開発を進めている。本年度は、3 つのグリーン造形法の開発に取り組んだ。
2 次元あるいは 3 次元の構造体上に液相中で直接ナノ粒子をコーティングする技術を開発した。
前項で示した貴金属ナノ粒子の合成は液相中での均一核生成に基づくものであるのに対し、コー
ティングは不均一核生成に基づく。水溶液中に溶解した貴金属錯イオンを還元剤フリーに貴金属ナノ粒子を基板上に直接固定化する試みを行った。その結果、貴金属ナノ粒子は親水性の基材に親和性を有し、その基材上に固定化された。今後、触媒能等を調べる予定である。
迷路状にナノ粒子が接合した多孔質粒子の造形技術も開発した。この技術では水蒸気下で自己組
織的にナノ粒子が 3 次元に接合する現象を利用する。また、加圧水蒸気下では微粒子表面から一次元方向に成長した針状粒子や棒状粒子が形成できることを明らかにしている。水蒸気による微粒子設計の「多次元化」、さらにはそれらを集積・接合した「多次元造形」が期待される。
さらに、微粒子アディティブ・マニュファクチャリングのグリーン造形の研究開発を進めた。微粒子集合体を溶媒中に分散するとともに（コロイド化）、表面力を精密に制御することにより、微粒子集合体に液体と固体の性質を付与させることに成功した。この性質（流動⇔固化）を用いると、
熱可塑性樹脂を使う 3D プリンティングのように、室温で微粒子集合体のアディティブ・マニュファ
クチャリングを可能にした。また、外場に応答する微粒子を溶媒中に適度な濃度で分散すれば、外場によって流動⇔固化が制御できる外場刺激の機能性流体を実現することができる。ハプティック・
インターフェース（触覚ディスプレイ）やリハビリテーション用機器などの開発が期待される。
3．循環型技術・環境浄化技術
本研究室で開発したグリーン合成法およびグリーン造形法を用いて、環境浄化や資源回収に展開した。前述した層状水酸化物の多元素ナノシートは、吸着剤として使用されている活性炭よりも、はるかに高い色素吸着能を示し、「吸着」と「回収」、すなわち分子レベルの接合と分離が可能となる。
3d 遷移金属元素の組みによる多元素ナノシートを昨年度に検討したが、本年度は環境にさらに優し
い元素である Mg、Al、Fe、Zn をランダムにドープした多元素ナノシートを合成した。同様に、この材料に高い色素吸着能が観察された。
また、迷路状多孔質粒子においては、表面に数百ナノメートルの開いた孔が存在することから、溶液中に分散したナノ粒子を撹拌操作のみで内部に回収できることを実証した。内部に侵入したナノ粒子はネットワーク状の粒子壁で捕集されるため、容易に脱離できない仕組みとなっている。この特異な細孔構造を利用し、廃棄リチウムイオン二次電池からのリチウム資源回収への適用も進めた。本年度はさらに、磁場も利用できるように、磁性の迷路状多孔質粒子の合成も行った。今後は、磁気を利用した環境浄化だけでなく、温熱治療等のバイオ応用も視野に入れている。

― 176 ―

4．環境調和材料・デバイスの開発
本研究のグリーン合成法で得られた微粒子の用途開発を進めた。
前述した還元剤フリー合成で得られた Ag ナノ粒子が高い触媒活性を示すことを明らかにした。
具体的には、4- ニトロフェノール（4-NP）から商業的価値のある有機化合物（4- アミノフェノール、
4-AP）への還元反応において、優れた触媒作用を示した。実際、反応速度係数は既報よりも高かった。
多元素の層状水酸化物ナノシートの酸素発生反応（OER）用触媒活性を調べた。水の電気分解は理想的な水素製造プロセスであるが、アノードで起こる OER がボトルネックとなり、全体の効率を制限しているためである。その結果、3d 遷移金属元素の組み合わせにもよるが、比較的低い過電圧が観察された。
肥料に着想を得て、合成した肥料微粒子のアンモニア吸蔵量を調べた。その結果、単位表面積当たりのアンモニア吸蔵量が従来の活性炭よりも高かった。また、この材料は従来の材料系に比べてアンモニアの選択性が高い。新しいエネルギーキャリア材料としての可能性が示されたと考えている。
外場刺激の機能性流体を用いて、高齢者およびリハビリ用患者の歩行をアシストするためのパッシブ・ロボティクス用デバイスの基礎検討を行った。せん断弾性率を磁場強度によって 103 から 107
Pa まで変化することができた。ハプティック・インターフェース（触覚ディスプレイ）やリハビリテー
10ション用機器などの用途に使用する場合、さらに 10 Pa までの変化が必要であるが、その変化はデバイス側の工夫で十分達成できうる。
（2） 研究に対する自己評価
本年度は 4 つの研究課題を実施し、さらにはこれらの研究成果の一部が査読付学術論文に掲載されたことから、当該年度の研究目標に対しては概ね達成できたと自己評価した。本年度の研究成果
は、査読付学術論文 8 報、国際会議講演 2 件、国内会議講演 4 件、解説・総説 1 件、特許出願 1 件であった。また、受賞 2 件であり、八木唯奈（M1 学生）が学術奨励賞（スマートプロセス学会）を、および小澤隆弘（助教）が国際論文誌 Advanced Powder Technology の Distinguished Paper Award（粉体工学会）を受賞した。なお、これらの研究は運営費、国際・産業連携インヴァースイノベーション
材料創出プロジェクト費（6 大学）の他に、2 件の JSPS 科研費基盤研究（B）（継続課題）、1 件の受託研究、2 件の共同研究、3 件の学術相談、1 件の奨学寄附金によって実施された。
4．4 教育に対する自己評価
学部および大学院学生の教育に関しては概ね達成できたと自己評価した。工学部および工学研究科から学部学生（B4）および大学院生（M1、M2）を受入れ、卒業論文および修士論文の教育・研究
指導を行った。その結果、学部学生および大学院生ともに、研究成果を国内学会および 6 大学連携
出島プロジェクトの公開討論会で発表した。さらに、前述したように大学院生はスマートプロセス
学会 2023 年度学術講演会で口頭発表を行った際に最優秀発表賞である学術奨励賞を受賞した。
学部講義として、阿部浩也（教授）が「セラミック材料プロセス学」、「環境工学演習・実験Ⅰ」、「環
境工学演習・実験Ⅱ」を担当し、「構造・材料力学」、「特別講義Ⅱ」、総合科目「学問の扉（マチカネゼミ）」
については他の先生と共同で実施した。また、小澤隆弘（助教）は大学院生向けの講義「Advanced
Environmental Engineering」を英語で行った。さらに、阿部および小澤は接合研が担当する「学問の扉（マチカネゼミ）」も担当した。
4．5 社会貢献に対する自己評価
下記の活動に取り込んだため、概ね貢献できたと自己評価した。

― 177 ―

1．国内外での学会等活動
阿部浩也（教授）が（一社）スマートプロセス学会・総合企画運営委員会委員、（一社）日本フルー
ドパワーシステム学会・機能性流体テクノロジーの次世代 FPS への展開に関する研究委員会外部委
員および（一社）日本機械学会・機能性流体工学研究会委員を務めた。また、小澤隆弘（助教）は（一社）粉体工学会の評議員および編集委員会委員を務めた。
2．産学連携産学連携活動の一環として、民間との共同研究を 2 件、および学術相談を 3 件行った。
3．国際貢献本年度も引き続き、ベトナム科学技術アカデミーの材料科学研究所（VAST/IMS）と国際共同研究を進めた。また、VAST/IMS の 2 名が接合科学共同利用・共同研究拠点の国際共同研究員に登録した。
その結果、国際共著論文（査読付）1 報が掲載された。また、JST さくらサイエンス事業の一環として、
VAST/IMS から 2 名の若手研究者を約 3 週間受け入れた。
4．その他（国・自治体・公益法人等）
小澤隆弘（助教）が文部科学省／科学技術・学術政策研究所の科学技術予測センター専門調査委員を務め、当該活動の調査に協力した。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
本年度は国内の大学から 18 名の共同利用研究員を受け入れた。コロナ禍が落ち着いたため、国内の共同利用研究員との対面での実験や打ち合わせの回数を増やすことができた。その結果、共同利用研究員との共著論文（査読付）2 件が掲載された。また、本研究室に登録されている共同利用研
究員は、ナノ粒子、生体・生物、分析・観察、機能・応用を専門とする大学教員から構成されており、「ナノ粒子の合成場制御および機能発現」に関する研究会を 2 回に渡って開催することで、異分野交流も実施した。また、前述したように、2 名の国際共同研究員も受け入れた。共同研究成果および新しいコミュニティー形成の観点から、本項目に対しては概ね貢献できたと自己評価した。

― 178 ―

4．7

研究業績

（1） 査読付き学術論文（1） Advanced Photocatalysis Mediated by TiO2/Ag/TiO2 Nanoparticles Modified Cotton FabricCellulose, 30（2023）, 4749-4771.
M. Milosevic, M. Radoicic, S. Ohara, H. Abe, J. Spasojevic, L. Mancic and Z. Saponjic（2） Phase Transitions and Slow Spin Dynamics of Slightly Inverted A-site Spinel CoAl2-xGaxO4
J. Phys. : Condensed Matter, 36, 12（2023）, 125801.
T. Naka, J. Valenta, T. Nakane, S. Ishii, M. Nakayama, H. Mamiya, K. Takehana, N. Tsujii, Y. Imanaka,
Y. Matsushita, H. Abe, T. Uchikoshi and H. Yusa
（3） Understanding the Role of Solvents in Bottom-Up Synthesis of Multi-Element Hydroxides
RSC Adv., 13（2024）, 75-82.
F. Li, K. Yoshida, N. V. Chuc, M. Osadac and H. Abe（4） Single-step Fabrication of Fibrous Si/Sn Composite Nanowire Anodes by High-Pressure He Plasma
Sputtering for High-Capacity Li-ion Batteries
Sci. Rep., 13（2023）, 14280.
G. Uchida, K. Masumoto, M. Sakakibara, Y. Ikebe, S. Ono, K. Koga and T. Kozawa（5） 高加速度遊星ビーズミルを用いたチタン酸リチウム水和物の機械的液相合成
粉体工学会誌，60, 9（2023）, 536-541.
近藤 光，石井 利博，小澤 隆弘，内藤 牧男（6） Quasi-Direct Cu-Si3N4 Bonding Using Multi-layered Active Metal Deposition for Power-Module
Substrate
Mater. Des., 238（2024）, 112637.
H. Tatsumi, S. Moon, M. Takahashi, T. Kozawa, E. Tsushima and H. Nishikawa（7） Development of Nanostructured Ge/C Anodes with a Multistacking Layer Fabricated via Ar HighPressure Sputtering for High-Capacity Li+-ion Batteries
Appl. Phys. Express, 17（2024）, 26001.
T. Omae, T. Yamada, D. Fujikake, T. Kozawa and G. Uchida（8） Mechano-chemical Hydrothermal Synthesis of NH4NiPO4-H2O and Its Transformation to LiNiPO4Adv. Powder Technol., 35（2024）, 104375.
J. Huebner, T. Kozawa, A. Kondo, K. Fukuyama and M. Naito（7） 国際会議発表（1） Bottom-Up Synthesis of High-Entropy Hydroxide Nanosheets and Their Potential Applications
XVIII Conf. & Exhibition of the European Ceramic Society, Lyon, France（2023.7.2-5）
F. Li and H. Abe（2） Sintering Behavior of High Entropy Cerate Nanoparticles Synthesized by Polyol Process
The Int. Conf. on Sintering 2023, Gifu（2023.8.27-30）
F. Li and H. Abe― 179 ―

（3） Bottom-up Synthesis of 2D Multi-Element Hydroxides and Their Applications
3rd Int. Symp. on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture（DEJl²MA 2023）, Tokyo（2023.10.20）
H. Abe（4） Synthesis of Multi-Element（Hydr）Oxide Nanoparticles and Their Applications
3rd Int. Symp. on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture（DEJl²MA 2023）, Tokyo（2023.10.20）
F. Li, M. Osada and H. Abe（5） Design of Defective Hydroxide Nanosheets by Multi-Doping and Their Possible Applications
MRM2023 IUMRS-ICA2023, Kyoto（2023.12.14-18）
F. Li, N. Kannari, J. Maruyama, K. Sato and H. Abe（6） Synthesis of Macroporous Microspheres through a Thermal Decomposition in Water Vapor and Its
Application to Nanoparticle Collection
The 3rd Int. Symp. on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture（DEJI2MA-3）, Tokyo（2023.10.20）
T. Kozawa, H. Tatsumi and H. Nishikawa（8） 国内学会発表（1） Synthesis of Multi-Component Oxide Nanoparticles and Their Applications
日本セラミックス協会第36回秋季シンポジウム，京都（2023.9.6-7）
李 飛，阿部 浩也（2） 「磁性粒子の合成・分散制御と磁気粘性効果」
JFPS機能性流体FPSのフロンティア展開に関する第4回研究委員，online（2023.9.15）
阿部 浩也（3） 「銀ナノ粒子の還元剤フリー液相合成とその応用（一社）スマートプロセス学会 2023年度学術講演会，大阪（2023.11.10）
上村 昌史，吉田 加菜子，阿部 浩也（4） 界面活性剤を利用する金ナノ粒子の還元剤フリー合成（一社）スマートプロセス学会 2023年度学術講演会，大阪（2023.11.10）
八木 唯奈，吉田 加菜子，阿部 浩也（5） 金ナノ粒子の還元剤フリー固定化とその応用（一社）スマートプロセス学会 2023年度学術講演会，大阪（2023.11.10）
伊福 大翔，八木 唯奈，上村 昌史，吉田 加菜子，阿部 浩也（6） Role of Solvents in Bottom-Up Synthesis of Multi-Element Hydroxides
日本セラミックス協会 2024年会，熊本大学（2024.3.14-16）
李 飛，吉田 加菜子，長田 実，阿部 浩也（7） 資源循環ナノ粒子回収に適用可能なマクロ多孔体の開発
実装フェスタ関西2023，大阪（2023.7.7-8）
小澤 隆弘― 180 ―

（8） 多孔質球を用いた炭酸リチウムナノ粒子の捕集とリチウムイオン電池用正極合成への応用
日本セラミックス協会第36回秋季シンポジウム，京都（2023.9.6-8）
小澤 隆弘（9） 国際会議講演（1） Polyol-Derived Layered High-Entropy Nanomaterials and Their Applications
The 15th Pacific RIM conference of ceramics societies（PACRIM 15）, Shenzhen, China（2023.11.5-9）
F. Li and H. Abe（2） Sintering Behavior of High Entropy A2B2O7 Oxide Nanoparticles Synthesized by Polyol Process
The 15th Pacific RIM conference of ceramics societies（PACRIM 15）, Shenzhen, China（2023.11.5-9）
F. Li and H. Abe（10） 国内会議講演（1） 微構造制御された機能性粒子の開発とエネルギー分野への応用
第141回マイクロ接合研究委員会，東京（2023.5.12）
小澤 隆弘（2） 固相反応法による機能性微粒子の合成（水蒸気導入下での事例を含め）
ビルドアップ（ボトムアップ法）による（ナノ）粒子の合成、高効率化、その応用展開，オンライン（2023.6.20）
小澤 隆弘（3） Formation Mechanism of Maze-Like Open Macropores in Mn3O4 Microspheres by Heating in Water
Vapor and Their Single-Particle Compressive Behavior
APT賞受賞講演，大坂（2023.10.10-11）
T. Kozawa, Y. Li and K. Hirahara（4） 「一度入ると出られない!?仕掛け粒子、使えます」
APPIE産学官連携フェア2023，大坂（2023.10.12）
小澤 隆弘（11） 解説・総説（1） 粉体の構造制御と材料開発
粉体工学会誌，60（2023）, 682-688.
内藤 牧男，近藤 光，小澤 隆弘（13） 特許出願・登録（1） 金属オキシ水酸化物の凝集体および金属オキシ水酸化物の製造方法
特願2023-166399
小澤 隆弘（15） 受賞（1） 学術奨励賞（一社）スマートプロセス学会（2023.12.26）
八木 唯奈（M1）― 181 ―

（2） 物質・デバイス共同研究賞
大阪大学産業科学研究所（2023.06.29）
小澤 隆弘（3） 第21回 APT Distinguished Paper Award
粉体工学会（2023.10.10）
小澤 隆弘，Yuexuan Li, Kaori Hirahara（17） 外部資金（単位：千円）

科学研究費補助金（1） 基盤 B

磁性コロイドの外場応答ジャミング・ライク転移と硬軟プログラミング材料の創製

阿部

浩也

4,160

（2） 基盤 B

水蒸気焼成による正極活物質−固体電解質の固固
界面接合の実現

小澤

隆弘

1,430

（1）

水蒸気焼成による層状岩塩型正極の合成可否検討

小澤

隆弘

4,569

（2）

水蒸気焼成による層状岩塩型正極の合成可否検討

小澤

隆弘

1,485

廃棄二次電池からのリチウム循環利用を促す酸化物多孔体の開発

小澤

隆弘

4,378

（1）

阿部

浩也

1,000

（2）

阿部

浩也

440

（3）

小澤

隆弘

1,000

小澤

隆弘

200

民間等との共同研究

受託研究
（1）

学術相談

奨学寄附金
（1）

4．8

教育

氏名：阿部

浩也

（1） 大学院等講義科目（1） 環境エネルギー工学科

セラミック材料プロセス学― 182 ―

（2） 環境エネルギー工学科

環境工学実験演習Ⅰ（3） 環境エネルギー工学科

環境工学実験演習Ⅱ（4） 環境エネルギー工学科

構造材料力学（5） 環境エネルギー工学科

特別講義Ⅱ（6） 工学部

セラミック材料プロセス学（7） 全学教育推進機構

学問の扉（環境工学入門 1 −都市環境問題を考える）（8） 全学教育推進機構

学問の扉（表面の不思議）（9） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「表面の不思議−表面を変えると接合も変わる―」）（4） 修士論文（1） 環境エネルギー工学専攻，上村昌史「銀ナノ粒子の還元剤フリー合成と応用に関する研究」（2） 環境エネルギー工学専攻，八木唯奈「金ナノ粒子の還元剤フリー液相合成と応用に関する研究」

大翔「金ナノ粒子の還元剤フリー固定化と応用に関する研究」（5） 卒業論文（1） 環境・エネルギー工学科，伊福

氏名：小澤

隆弘

（1） 大学院等講義科目（1） 工学研究科環境エネルギー工学専攻

Advanced Environmental Engineering（2） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「表面の不思議−表面を変えると接合も変わる―」）

4．9

社会貢献

氏名：阿部

浩也

（1） 学会役員（1） （一社）スマートプロセス学会

スマートプロセス学会 総合企画運営委員会
委員― 183 ―

（2） （一社）日本フルードパワーシステム学会

JFPS 機能性流体 FPS のフロンティア展開研究委員会 委員（3） （一社）日本機械学会

日本機会学会 機能性流体工学研究会

氏名：小澤

委員

隆弘

（1） 学会役員（1） （一社）粉体工学会

評議員（2） （一社）粉体工学会

編集委員会

委員

（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） Advanced Powder Technology

Editorial Board Member（2） 文部科学省 /科学技術・学術政策研究所
科学技術予測センター

専門調査員

4．10

全国共同利用に関する研究（1） 令和 5 年度共同研究員と研究テーマ
氏名：小澤

隆弘

一般公募研究課題（1） 内田

儀一郎

氏名：阿部

浩也

名城大学

理工学部

Li イオン電池応用を目指した半導体ナノ材
料探索研究

一般公募研究課題（1） 鈴木義和

筑波大学数理物質系

液相プロセスを用いた複酸化物ナノ粒子のグリーン造形（2） 佐藤和好

群馬大学大学院理工学府

酸化物ナノ結晶複合体の構造 - 機能相関の解明（3） 加藤丈晴（一財）ファインセラミッ
クスセンター

マグネタイト・メソクリスタルの形成メカ
ニズムに関する研究（4） 間野克紀

千葉大学大学院
融合理工学府水溶液からのハイドロキシアパタイト粒子
形成プロセスに関する研究（5） 髙見誠一

名古屋大学
大学院工学研究科

水熱合成場におけるセラミックナノクラス
ターの合成― 184 ―

（6） 岩佐麻里

群馬大学大学院理工学府

酸化物ナノ結晶複合体の構造 - 機能相関の解明（7） 橋新剛

熊本大学大学院
先端科学研究部

硫化ガス検知用半導体酸化物の高度設計

千葉大学大学院
融合理工学府水溶液からのハイドロキシアパタイト粒子
形成プロセスに関する研究（8） 牧野内勝博（9） 上原章寛

量子科学技術研究開発機構
放射線医学研究所

生体反応場を模擬したナノ粒子生成に関する研究（10） 山中真也

室蘭工業大学大学院
工学研究科

廃棄貝殻をソースとするマルチターゲット
吸着剤の開発（11） 大多哲史

静岡大学 / 学術院工学領域/ 電気電子工学系列

磁性粒子の構造制御とバイオ医療応用（12） 加藤由悟

東京大学大学院
農学生命科学研究科

生物による金属濃集と鉱物化機構の解明（13） 鈴木道生

東京大学大学院
農学生命科学研究科

生物による金属濃集と鉱物化機構の解明（14） 原田陽太

名古屋大学 / 工学研究科 /物質プロセス工学専攻

水熱合成場におけるセラミックナノクラス
ターの合成（15） 沼子千弥

千葉大学大学院理学研究院

水溶液からのハイドロキシアパタイト粒子
形成プロセスに関する研究（1） Nguyen Van Chuc

Institute of Materials Science,
Vietnam Academy of Scienceand Technology

Preparation and characterization of threedimensional Si/CNT-Gr composite（2） Nguyen Dan

Key Laboratory for Electronic
Materials and Devices /Institute of Materials Science

Synthesis of magnetic-LDH composite particles
for water purification

国際共同研究（2） 共同研究員との共著論文件数（査読付き学術論文，国際会議論文）（1） 合計2― 185 ―

多次元造形研究センター
積層造形学分野

多次元造形研究センター
積層造形学分野
4．1 研究概要
本分野では、金属・セラミック・樹脂製の実用部材へ多様な素材群を付加しつつ、複雑な形状を造形する工学的アプローチを主眼に据え、アディティブ・マニュファクチャリングにおける溶接接合の探求により、独創的な造形プロセスを実践している。また、構造物の機能性を確保しつつ周辺環境と調和をはかり、アディティブ・マニュファクチャリングと溶接接合による補修工学を融合することで、持続可能社会の実現に寄与したいと考えている。さらに、獲得知見を人造環境工学や再生補修工学として体系化するべく、人工知能も活用し総計プロセスの自動化も進めている。
人造環境工学ならびに再生補修工学は、持続可能な開発目標 SDGs の実現に寄与するため、既存の科学技術を駆使して、戦略的に取り組もうとする学究姿勢である。これを牽引するのが、アディ
ティブ・マニュファクチャリングであり、任意形状の 2 次元断面を積層しつつ接合し、複雑形状の3 次元構造を高速かつ精密に製造するプロセスである。そのなかで、ペースト化した粉体素材をステージ上に塗布し、紫外線レーザによる描画を経て、積層と接合を順次繰り返す、独自のリソグラ
フィー手法を考案した。また、ペースト素材をノズルから部材上へ噴射しつつ、レーザビームやプ
ラズマ照射による熱アシストを経て、肉盛溶接や接合を繰り返す、デポジション手法も考案した。
リソグラフィー方式の造形プロセスは、紫外線硬化性の液体樹脂へ粉体材料を高濃度に分散した、ペースト状の接合素材を用いるのが特徴である。はじめに、機械制御のナイフエッジを動作し、ガラス基板上にペースト素材を平滑塗布する。つぎに、紫外線レーザ描画により、任意形状の 2 次元断面層を得る。さらに、積層と接合を繰り返し、複雑形状の 3 次元構造体を得る。フィラー分散型の樹脂部材として、そのまま使用を検討することも可能であるし、脱脂および焼成を経て、金属やセラミック部材へも転換できる。紫外線レーザの強度増加により、描画処理や積層接合と同時に、有機成分の脱脂や微粒子の焼結を達成し、実用部材を直接造形にも成功している。
デポジション方式の造形プロセスは、粉体を分散した樹脂ペーストを原料素材として用いる。は
じめに、機械制御のシリンジ動作により、分量を精密に制御しつつ、ペースト素材を細孔ノズルから吐出する。つぎに、ノズル先端へ高圧ガスを噴射し、ペースト素材をスパッタしつつ、マイクロ
ミストを形成する。さらに、吐出孔の周辺へ環状に配置したレーザやプラズマ源から、熱エネルギーを照射しつつ接点へマイクロミストを導入する。樹脂成分が燃焼すると同時に微粒子が加熱加速され、ターゲット部材へ衝突しつつ焼結し堆積が進む。ノズルや基材を移動させれば、緻密コーティ
ング層や機能性パターンを形成できるし、肉盛り積層による立体部材の造形も可能である。
研究開発の実践においては、コンピュータ・グラフィックを活用した理論設計から、自動制御のロボット装置による精密作製を経て、ビジュアル化技術を重視した計測評価に至るまで、必要最小限のループ数で繰り返した。最適な構造体を短時間で効率的に製造する、独自のスマートプロセスを実践し、産学連携を基盤とする社会貢献を進めた。学問の体系化を主眼とする教育活動では、環境構築ならびに物質循環工学を教材として、学生への講義や実習を進めた。すなわち、金属・セラミッ
ク・樹脂素材を複合し、数学的に設計された幾何学図形を立体構築することで、材料物性の向上は勿論のこと、全く異なる機能特性を発掘しようとする、独自の学究姿勢である。
将来的な溶接・接合プロセスの実践領域として、新たに調査研究を始めているのが、ブロック方式の構造構築である。積層造形した大型部材を立体的に勘合させ、継目部分へ意図的に導入した微細溝を開先として、効率的な一体化を達成する。造形物の製作に用いたペースト素材を高温熱源へ投入し、溶融凝固または固相焼成を経て溶接・接合を達成する。配置エントロピー制御による多次元的な複合材料の開発も同時に進め、地球規模での地政学的な観点から実践領域を検討し、環境構
築工学ならびに物質循環工学としての体系化をめざして研鑽を積む。

― 187 ―

4．2 研究課題
1．大型地震における地盤液状化の可視化に基づく土砂水流を制御する地質制御杭の積層造形
2．固体電解質に導入した重複格子を有する正負極材の構造最適化と全固体電池デバイス形成
3．低温処理ならびに再資源化が可能なガラス造形における部材組織の制御と積層工程の最適化
4．数列制御した樹枝分岐を有するセラミック製ガスノズルの造形と水素火力発電への応用検討
5．溶融金属からの酸素分離を可能にする微細凹凸表面を導入した固体電解質電極の積層造形
6．連通した微細孔を有するセラミックスタックの作製と熱音響変換による高効率熱輸送の検討
7．マイクロパターンを付与した圧電体素子からの指向性超音波発振と海水淡水化処理への応用
8．エバネッセント領域における現象効果の検討と人造環境工学ならびに再生補修工学の実践
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．大型地震における地盤液状化の可視化に基づく土砂水流を制御する地質制御杭の積層造形
大規模地震による深刻な被害として、地盤液状化による家屋や建築物の倒壊が挙げられる。主に海岸地域や河川流域で被害が大きく、砂地の地盤が大きな振動を受けた際に、土壌中の水分が地表へ押し上げられ、液状化に至ると考えられている。このような地盤へ流水径路を有する杭を打ち込
み、地震発生時に土中の水分を効率良く排出することで、液状化災害を抑制しようと考えた。
土壌埋入杭の内部は複数層の同軸構造とし、それぞれの円筒表面に微細孔を多数穿ち、中心が重ならないように配置することで、水流径路を確保するとともに土砂の侵入を防いだ。光造形プロセスを用いて樹脂製の型枠を作製し、コンクリートを流し込み硬化させて小型杭サンプルを作製した。
アクリル容器に土壌を模擬して土砂を入れ、振動を与えることで埋入杭の水分排出を評価した。
2．固体電解質に導入した重複格子を有する正負極材の構造最適化と全固体電池デバイス形成
電池構造において、電極表面積を拡大すると蓄電容量が増し、電極間距離を縮小するほど充電速
度が速くなることが知られている。ただし、微細な凹凸を設けた電極を極限まで近づけると、短絡事故のリスクが高まるため、電解質を固体として安全性を確保する方策が検討されている。積層造
形により固体電解質をあらかじめ成形しておけば、電極のメッキ処理を経て全固体電池が完成する。
固体電解質の立体成形においては、リチウム化合物の微粒子を用いて光造形を実施した。構造設
計には重複格子を採用した。すなわち、空間展開する格子の隙間へ新たに点を導入し、それらを結節することで新たな重複格子を形成する。これら重複格子を反転させた構造として、連通孔をバルク体内に張り巡らし、イオン電導に寄与する正負極材料を注入することで全固体電池を完成させた。
3．低温処理ならびに再資源化が可能なガラス造形における部材組織の制御と積層工程の最適化
酸化ケイ素の結晶構造へ添加原子を導入し非晶質化した素材は、比較的低温での成形が容易なソーダ石灰ガラスとして知られており、他の無機材料と比較して再資源化が容易である。このようなガラス素材を調合し、低温成形や再資源化が容易な造形素材として利用した。幾何学理論に基づいて部材内部に自己相似的な階層構造を導入し、気体や液体の空間的な伝搬を制御した。
導入した階層図形はヒルベルト曲線と称されるフラクタル構造であり、単位体積に長大な連通孔の折曲パターンにより、応力や熱などのエネルギー分布だけでなく、流体などマテリアル分布を自在に制御できる。これら空間分布の可視化シミュレーションを基にして、造形ペーストの粘度調整
やレーザ描画条件の検討をはじめ、熱処理工程や焼結組織の制御などプロセス最適化を進めた。
4．数列制御した樹枝分岐を有するセラミック製ガスノズルの造形と水素火力発電への応用検討
廃気体中に炭酸ガスを含まない、水素を利用した火力発電が検討され、高温の燃焼環境に耐え得る部材が求められている。候補としてセラミック構造体の製造が挙げられるが、燃焼炎を噴射する
バーナノズルなど、複雑形状の部材成型が困難とされた。内部構造では複数種類の気体輸送路を分― 188 ―

岐させ、熱影響を考慮しつつ効率的に配置し、適切に混合して燃焼させる工夫が必要である。
立体的に展開する気体の輸送路には、フィボナッチ数列に従い展開する、樹脂分岐パターンを導入した。水素ならびに酸素が単管から導入され、多分岐した輸送路に沿い、分布する微細孔から噴射される。気体輸送路の総断面積を常に一定に保つことで、圧力損失を低減するように設計した。
バーナノズルには熱伝導性の高いアルミナを採用し、輸送気体による冷却効果も持たせた。
5．溶融金属からの酸素分離を可能にする微細凹凸表面を導入した固体電解質電極の積層造形
アルミニウムは国内で大量に使用されているが、地金製造の大部分を海外に依存している。溶融
塩電解によるアルミニウム精錬において、分離した酸素イオンが炭素陽極と反応し、大量の炭酸ガ
スを発生させるためである。炭素の代替としてジルコニア固体電解質を採用すれば、酸素伝導を示す高温耐久性のセラミック陽極としてアルミニウム精錬に用い、廃気体を酸素のみに限定できる。
電極反応の効率を最大化するには、比表面積が大きい多孔質電極が適している。規則的な多孔質構造としてデンドライトパターンを採用し、流体解析による構造の最適化を実施した。セラミック
電極の素材として、イットリウムやスカンジウムを添加した、ジルコニア固体電解質を採用した。
酸素伝導が活性化する温度域を制御しつつ、微細で複雑な多孔構造を立体成形することに成功した。
6．連通した微細孔を有するセラミックスタックの作製と熱音響変換による高効率熱輸送の検討
環境負荷の高い冷媒を使用せずに、廃熱や自然熱をエネルギー源として利用できる、熱音響変換が注目されている。ループ管システムは、熱を投入して音波を発生させるプライムーバと、音波から温度差を作り出すヒートポンプで構成され、熱エネルギーを音波として伝搬できる。出力として温度差が得られ、高温端を室温の冷却水で冷却すれば、低温端では氷点下の温度も発生できる。
レーザ描画のパラメータを系統的に制御しつつ、多数作製したシート状サンプルから、積層造形における硬化深度や寸法誤差を測定し、高速で精密な造形を実現するプロセス条件の最適化を進めた。造形物へ脱脂焼成を施し、フルセラミック部材に転換することに成功し、熱音響デバイスの自動造形プロセスが完成した。熱音響冷却解析により変換効率を評価し、構造再設計を実施した。
7．マイクロパターンを付与した圧電体素子からの指向性超音波発振と海水淡水化処理への応用
圧電振動子から発生した超音波は、球面波として全体に広がり伝搬する。波面を平面に近づけると、指向性が高まることが知られており、これを海水の淡水化処理へ応用しようと考えた。有限要素法による音響シミュレーションにより、複数の振動数に対する音圧強度から、超音波発振スペク
トルを描いた。発振スペクトルでのピーク周波数において、振動子付近の音圧分布を可視化した。
振動子に用いる圧電セラミックとして、チタン酸バリウムを想定し有限要素解析を進めた。微細な角柱振動子を設計し、前方の音圧分布を可視化した。六角柱構造からの合成波面が、最も高い直進性を示した。容器底部から満たされた海水へ、高強度の超音波を指向性発振すれば、水面から微細液滴が噴射され、霧状に浮遊する状態が容易に実現し、塩分と水分を効率的に分離できる。
8．エバネッセント領域における現象効果の検討と人造環境工学ならびに再生補修工学の実践
アディティブ・マニュファクチャリングの実践において、これまでに検討されていない工学的効果を創造するために、エバネッセント領域での現象解析を進めた。これは、既知の現象が生じる極めて直前の状態を精密に再現し、物質量の空間配置や活動量の時間分布に僅かなゆらぎを生じさせること
で、予想外の効果が表れる様相を系統的に調査するアプローチ法である。複素材料における結晶粒の配置エントロピーを制御することで、強度や耐熱性に関して特異的な機能が発現した。造形した部材を溶接接合することで、より大きな構造体を形成するプロセスを確立するとともに、補修施工を想定
して部分的なパーツの取り外しや、再生部材との交換を試み当該手法の有効性を確認した。

― 189 ―

（2） 研究に対する自己評価
本分野では、積層造形工学における、接合科学の研究実践を基盤として、教授 1 名ならびに助教
1 名が学生 2 名とともに鋭意活動を進めた。今年度の研究成果は、和文誌ならびにインパクトファ
クター付の英文誌へ査読付の学術論文として、それぞれ 2 報ならびに 1 報が掲載された。
当該教授は、近年のアディティブ・マニュファクチャリングへの関心の高まりから、様々な国際会議より招待を受け 15 件の基調講演へ登壇した。学生の研究発表も含めた、国内および国際学会
での研究発表は、それぞれ 2 件および 7 件であり、学術的知見の迅速な公開を果たした。
今年度の外部資金は合計 25,375 千円であり、公的研究助成の補完研究を含む競争的資金に加え、民間企業からの共同研究や学術相談に関わる研究資金や、財団などからの奨学寄附金を含めて、全体的に適度な金額バランスで獲得し、成果創出ならびに指導支援を継続した。
4．4 教育に対する自己評価
本分野は、接合科学研究所において活動を進めつつ、工学部環境・エネルギー工学科ならびに工学研究科環境・エネルギー工学専攻と連携しつつ、協力領域として教育活動を進めた。当該教授は、7 件の学部講義と 1 件の大学院講義を担当し、接合科学の実践教育を進めた。
今年度は、学部生 1 名と博士前期課程の大学院生 1 名について、教育研究指導を行った。学部学
生は本学大学院への合格を果たし、さらに大学院生は欧州への留学プログラムに採用され、1 年間にわたり現地での語学講習や民間企業でのインターンシップ活動へ参加した。
また、全学的な教育制度として、大学院生が独自の専門分野を探求しつつ、異分野の知見も取得できる、オナー大学院プログラムにも参画した。当該教授は部局代表として、持続可能な社会の構築に寄与する、創造的な接合科学をテーマに、環境材料デザインユニットを主導した。
さらに、全学的な高大連携の一環として、意欲的な中学生ならびに高校生が最先端の科学技術に触れる、体感教育講座として、SEEDS プログラムが例年に倣い実施された。当該教授と助教は 6 名の生徒を受け入れ、造形工学と接合科学をテーマに、対面形式で実験講義を開講した。
4．5 社会貢献に対する自己評価
当該教授は、日本溶接協会やスマートプロセス学会など国内の学術団体において、理事会や部会などで 5 件の役員を務めた。また、海外に拠点を置く学術団体において、合計 68 件の国際会議で組織委員を担当し、国際論文誌 10 件の編集委員を務め、積極的な社会貢献を果たした。
今年度は、積層造形工学と接合科学の融合をテーマとして、オンライン中継方式の国際会議を数多く開催し、国内ならびに海外研究者との学術交流を推進した。また、スマートプロセス学会の部
会セミナーを 2 回にわたり開催し、民間企業を主体として合計 34 名の参加者を迎えた。
さらに、民間企業との共同研究および学術相談を複数実施し、成果創出ならびに指導支援を基盤とする産学連携を推し進めた。これに加えて、近畿経済産業局の産業振興連携を通じて、関西地域
における技術知見の社会実装を進めるかたちで、社会貢献にも積極的に参画した。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
本分野では、独創的な造形工学と接合科学の分野融合を指針として、実験主体の研究連携を活発に進めた。今年度の活動では、国立大学や公的研究機関から、医歯学系研究者を共同研究員として受け入れ、異分野にまたがる連携活動を進め、成果を共著論文として発表した。
また、これまで参画した複数の共同研究員を共著者として、分担執筆により和文の学術書籍 1 編を発刊し、関連学術団体より刊行した。民間企業からの一括購入が複数あるなど、アディティブ・
マニュファクチャリング技術に対する産業界からの高い興味関心が伺える結果となった。
共同利用ならびに共同利用を経て形成された、国際的な積層造形コミュニティーにおいて、学術
書籍 3 編を発刊することで、溶接接合分野の新たな展開を達成できたと考えている。

― 190 ―

4．7

研究業績

（1） 査読付き学術論文（1） Stereolithography Additive Manufacturing of Glass/ceramic Composite Components with Self-similar
Structures
スマートプロセス学会誌，12, 4（2023）, 229-235.
大井 彩也夏，Spirrett Fiona，桐原 聡秀（2） 固体電解質の光造形アディティブ・マニュファクチャリングによる環境制御
スマートプロセス学会誌，12, 4（2023）, 219-224.
Spirrett Fiona，桐原 聡秀（3） Additive Manufacturing of Composite Glass/ceramic Structures with Self-Similar Geometries
Open Ceramics, 17（2023）
Spirrett Fiona，大井 彩也夏，桐原 聡秀（7） 国際会議発表（1） Fabrication of Geometrically Modulated Structures by Stereolithographic Additive Manufacturing
Materials Research Society（MRS 2023）, Kyoto（2023.12.11-16）
S. Kirihara（2） Stereolithographic Additive Manufacturing of Ceramic Components with Functional Geometries forEnvironmental Modulations
Materials Research Society（MRS 2023）, Kyoto（2023.12.11-16）
S. Kirihara and F. Spirrett（3） Computational Modelling for Cereamic Stereolithography Processing
Young Ceramists Additive Manufacturing Forum, Leoben, Austria（2023.8.31）
F. Spirrett and S. Kirihara（4） Ceramic Stereolithography of Yttria Stabilized Zirconia for Dental Applications
The 3rd Int. Symp. on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture（DEJI2MA-3）（2023.10.20）
F. Spirrett, K. Yoshihara and S. Kirihara（5） Computational Modelling for Ceramic Stereolithography to Support Sustainable Engineering
Adv. Materials Research Grand Meeting MRM 2023, Kyoto, Japan（2023.12.14）
F. Spirrett and S. Kirihara（6） Fabrication of Complex Components for Functional and Structural Applications by Ceramic
Stereolithography
48th Int. Conf. and Expo on Adv. Ceramics and Composites, Daytona Beach, Florida, USA（2024.1.28）
F. Spirrett, A. Oi and S. Kirihara（7） Stereolithographic Additive Manufacturing of Solid Electrolytes for Effective Energy Storage
48th International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites（ICACC 2024）
Soshu Kirihara, Fiona Spirrett― 191 ―

（8） 国内学会発表（1） Composite Glass/ceramic Stereolithography of Hilbert Curve Structures
一般社団法人スマートプロセス学会2023年度学術講演会，Osaka, Japan（2023.11.10）
F. Spirrett, A. Oi and S. Kirihara（2） 地質構成の可視化に基づく液状化現象の対策をめざした地質埋入構造の造形
一般社団法人スマートプロセス学会2023年度学術講演会，Osaka, Japan（2023.11.10）
鶴田 菜摘，SPIRRETT FIONA，桐原 聡秀（9） 国際会議講演（1） Stereolithographic Additive Manufacturing of Practical Components
4th Global Webinar on 3D Printing and Additive Manufacturing（3DP&AM 2023）, Webinar（2023.4.13-14）
S. Kirihara（2） Stereolithographic Additive Manufacturing of Photonic Crystals for Terahertz Wave Control
8th Annual Conference of Analytical Science and Technology（AnalytiX 2021）, Osaka（2023.5.17-19）
S. Kirihara（3） Stereolithographic Additive Manufacturing for Sustainably Developing SocietyInternational Meet on Civil, Structural and Environmental Engineering（CIVILMEET 2023）, Brussels（2023.5.18-20）
S. Kirihara（4） Stereolithographic Additive Manufacturing for Sustainable Development Goals
2nd International Meet on Infrastructure and Construction（INFRAMEET 2023）, Paris（2023.6.5-6）
S. Kirihara（5） Stereolithographic Additive Manufacturing of Practical Components with Functionally Geometric
Structures
4th International Conference on New Functional Materials（ICNFM 2023）, Hong Kong（2023.6.18-19）
S. Kirihara（6） Stereolithographic Additive Manufacturing by Nanoparticles Spatial Assembling
3rd International Meet & Expo on Nanotechnology（NANOMEET 2023）, Vancouver（2023.8.17-19）
S. Kirihara（7） Stereolithographic Additive Manufacturing for Practical Components with Functionally Geometric
Structures
5th Global Webinar on 3D Printing and Additive Manufacturing, Webinar（2023.8.17-18）
S. Kirihara（8） Direct Additive Manufacturing of Ceramic Components by Ultraviolet Laser System
4th Global Congress and Expo on Advance 3D Printing and Modelling（A3DPM）, Webinar（2023.9.18-19）
S. Kirihara（9） Stereolithographic Additive Manufacturing of Ceramic Implants
3rd Global Summit on Biomaterials and Applications（GSBA 2023）, Lisbon（2023.9.18-20）
S. Kirihara― 192 ―

（10） Stereolithographic Additive Manufacturing of Biological Ceramic Implants with Functionally
Modulated Geometries
Materials Science & Technology（MS&T 2023）, Clumbus（2023.10.1-5）
S. Kirihara（11） Stereolithographic Additive Manufacturing of Environmental Structures for Sustainable Societies
2nd Global Meet on Civil, Structural and Environmental Engineering, Barcelona（2023.10.19-20）
S. Kirihara（12） Stereolithographic Additive Manufacturing of Practical Components with Fine Microstructures
Global Congress on 3D Printing and Additive Manufacturing（GC3DPRINT 2023）, Chicago（2023.11.2-4）
S. Kirihara（13） Stereolithographic Additive Manufacturing of Practical Ceramic Components
15th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies（PACRIM15）13th International Conference on
High-Performance Ceramics（CICC-13）, Shenzhen（2023.11.5-9）
S. Kirihara（14） Ceramic Implants Fabrication by Stereolithographic Additive Manufacturing
2nd Global Webinar on Developmental Psychology（GWDP 2023）, Webinar（2023.11.27-28）
S. Kirihara（15） Stereolithographic Additive Manufacturing of Ceramic Components with Functionally Modulated
Structures
14th Annual Meeting of Electronic Materials and Applications（EMA 2024）, Denver, USA（2024.2.1316）
S. Kirihara（12） 著書（1） Stereolithography Additive Manufacturing of Ceramic Dental Crowns
CRC Press,（2023），分担執筆，157-172.
Fiona Spirrett，桐原 聡秀（2） 傾斜機能材料ハンドブック（株）エヌ・ティー・エス，（2024），分担執筆，265-273.
桐原 聡秀（3） Advances in 3D Bioprinting - Stereolithography Additive Manufacturing of Ceramic Dental Crowns
Taylor and Francis Group，（2023），分担執筆，157-172.
Spirrett Fiona，桐原 聡秀（17） 外部資金（単位：千円）

一般公募型補助金研究（1） 近畿経済
産業局

超高融点材料を利用した高耐久プラズマ耐性皮膜の開発― 193 ―

桐原

聡秀

18,459

民間等との共同研究
桐原

聡秀

2,000

（1）

桐原

聡秀

958

（2）

桐原

聡秀

958

（1）

桐原

聡秀

500

（2）

桐原

聡秀

500

（3）

桐原

聡秀

1,000

（4）

SPIRRETT
FIONA

1,000

（1）

精密微細制御した造形技術の研究

学術相談

奨学寄附金

4．8

教育

4．9

社会貢献

氏名：桐原

聡秀

（1） 学会役員（1） 一般社団法人スマートプロセス学会

副会長（2） 一般社団法人スマートプロセス学会

理事（3） 一般社団法人スマートプロセス学会

アディティブマニュファクチャリング部
会長（4） 日本溶接協会

アディティブ・マニュファクチャリング部会
幹事（5） 日本溶接協会

アディティブ・マニュファクチャリング委員会
副委員長（6） The American Ceramic Society

Society Fellow（7） The American Ceramic Society

Engineering Ceramics Division Organizer（8） Magnetism

Editorial Board― 194 ―

（9） Materials Transactions

Editorial Board（10） Journal of Nanoengineering andNanomanufacturing

Editorial Board（11） International Scholarly Research Network Materials Science

Editorial Board（12） International Journal of Applied Ceramic
Technology

Editorial Board（13） 3D-Printed Materials and Systems

Editorial Board（14） Materials

Editorial Board（15） Applied Sciences

Editorial Board（16） Frontiers in Ceramics

Editorial Board（17） Laser Micro / Nanojoining

Editorial Board（18） 同志社大学微粒子科学技術研究センター

微粒子科学技術研究センター（2） 国際会議委員（1） Additive Manufacturing of Advanced
Ceramics and Composites Symposium of anInternational Conference on Computational& Experimental Engineering and Sciences

Organizing Committee（2） 4th Global Webinar on 3D Printing and
Additive Manufacturing（3DP&AM 2023）

Organizing Committee（3） 6th Edition of World Nanotechnology
Conference（World Nano 2023）

Organizing Committee（4） International Meet on Civil, Structural andEnvironmental Engineering（CIVILMEET
2023）

Organizing Committee（5） Global Summit and Expo on Magnetism andMagnetic Materials（GSEMMM 2023）

Organizing Committee（6） 2nd World Conference on Advanced
Materials, Nanoscience, andNanotechnology（AMNN 2023）

Organizing Committee（7） 3rd Global Experts Conference on Materials
Science & Engineering（GECMSE 2023）

Organizing Committee― 195 ―

嘱託研究員

（8） International Conference on Optics,
Photonics and Lasers（ICOPL 2022）

Organizing Committee（9） 3rd International Conference on Aerospace,
Mechanical and Mechatronics Engineering（ICAMME-2023）

Organizing Committee（10） 5th International Conference on Polymer
Science and Composite Materials（ISTPSCM 2023）

Organizing Committee（11） 4th Global Conference and Expo on Applied
Science, Engineering and Technology（ICASET 2023）

Organizing Committee（12） 7th World Congress on Materials Scienceand Engineering（MATCON 2023）

Organizing Committee（13） International Conference and Expoon Applied Science, Engineering andTechnology（Applied-Science-2023）

Organizing Committee（14） 2nd International Conference and Exhibition
on 3D Printing and Additive Manufacturing
Technology（3DPAM 2023）

Organizing Committee（15） 6th Global Conference & Expo on Materials
Science and Engineering（ISTMSE 2023）

Organizing Committee（16） 4nd Global Conference & Expo on
Nanotechnology & Nanoscience（ISTNANO 2023）

Organizing Committee（17） International Conference on Artificial
Intelligence

Organizing Committee（18） 7th International Conference on Material
Science and Engineering

Organizing Committee（19） International Experts Meet on Aerospace,
Mechanical and Mechatronics Engineering（IEMAMME 2023）

Organizing Committee（20） Global Experts Meet on Materials Scienceand Engineering（WEBMATSCI 2023）

Organizing Committee（21） Global Experts Meet on Materials Scienceand Engineering（WEBMATSCI 2023）

Organizing Committee（22） International Experts Meet on Applied
Science, Engineering, and Technology（WEBASET 2023）

Organizing Committee― 196 ―

（23） Global Meet on Photonics, Optics and Laser
Technology（Opticstechnology 2023）

Organizing Committee（24） Global Conference on Nanotechnology,
Nanoscience and Nanomaterials（NNN2023）

Organizing Committee（25） 2nd International Conference on Materials
Science and Technology

Organizing Committee（26） International Conference on Artificial
Intelligence（ICAI 2023）

Organizing Committee（27） 5th Edition of International Materials
Science & Nanoscience Webinar（IMSNW
2022）

Organizing Committee（28） Global Conference on Nanotechnology &Advanced Materials（GCNM 2023）

Organizing Committee（29） 3rd International Meet & Expo on
Nanotechnology（NANOMEET 2023）

Committee Member（30） 5th Global Webinar on 3D Printing and
Additive Manufacturing

Organizing Committee（31） 6th Global Webinar on Nanotechnology &Nanoscience（GWNANO 2023）

Organizing Committee（32） 6th international Meet & Expo on
Nanotechnology（Nanotechmeet 2023）

Organizing Committee（33） World Conference on Astronomy,
Particlephysics, Space Science（APSS
2023）

Organizing Committee（34） 2nd Global Summit and Expo on Sustainable
and Renewable Energy（GSESRE 2023）

Organizing Committee（35） International Meet & Expo on Mechanicaland Mechatronics Engineering（MECHMEET 2023）

Organizing Committee（36） Global Experts Conference on Civil
Engineering and Infrastructure（GECCEI
2023）

Organizing Committee（37） Global Experts Conference on Graphene and
2D Materials（GECGM 2023）

Organizing Committee（38） International Conference and Expo on
Condensed Matter Physics（CMP 2023）

Organizing Committee― 197 ―

（39） 3rd Global Congress & Expo on Renewable& Non Renewable Energy（RENEWABLE
2023）

Organizing Committee（40） The 12th International Conference on
Microwave Materials and Applications（MMA 2023）

International Advisory Board（41） European Congress on Biomaterials andBio-devices（ECBIOMAT 2023）

Organizing Committee（42） 7th Edition of World Nanotechnology
Conference（Nanotechnology 2023）

Organizing Committee（43） 9th Global Congress & Expo on Materials
Science and Nanoscience（GCEMSN 2023）

Organizing Committee（44） 8th European Congress on 3D Printing &Additive Manufacturing（3DP&AM 2023）

Organizing Committee（45） International Congress and Expo on
Nanotechnology and Nanomaterials（NanoTechnology 2023）

Organizing Committee（46） Global Summit on Nanomaterials andApplications（ISTRNMA 2023）

Organizing Committee（47） Global Congress on 3D Printing and Additive
Manufacturing（GC3DPRINT 2023）

Scientific Committee（48） 15th Pacific Rim Conference on Ceramicand Glass Technology（PACRIM15）

Organizing Committee（49） 2nd International Conference on Materials
Science & Engineering（ICMSE 2023）

Organizing Committee（50） 5th International Conference on Renewable
Energy, Resources and Sustainable
Technologies（EnergyTech 2023）

Organizing Committee（51） International Conference and Expo on
Renewable and Sustainable Energy（ICERSE 2023）

Organizing Committee（52） European Congress on Renewable Energy
and Sustainable Development（Energy Trends 2023）

Organizing Committee（53） International Conference on Renewable andSustainable Energy（Renewable-2023）

Organizing Committee― 198 ―

（54） 5th World Conference on Advanced
Materials, Nanoscience, andNanotechnology（WCAMNN 2024）

Organizing Committee（55） International Forum on 2D Materials andGraphene（2DMATFORUM 2024）

Organizing Committee（56） International Summit on Applied Science,
Engineering and Technology（ISASET 2024）

Organizing Committee（57） Nanotechnology and Materials Science（ICNMS 2024）

Organizing Committee（58） 4th Global Summit and Expo on Magnetismand Magnetic Materials（GSEMMM 2024）

Organizing Committee（59） World Summit and Expo on Advanced
Materials Science and Nanoscience（MATERIALSSUMMIT 2024）

Organizing Committee（60） International Experts Summit on
Nanotechnology and Applications（IESNA 2024）

Organizing Committee（61） International Experts Summit on Power,
Energy and Communications（IESPEC
2024）

Organizing Committee（62） World Summit and Expo on Magnetism andMagnetic Materials（MMMSUMMIT 2024）

Organizing Committee（63） Global Summit on 3D Printing Technology（3DP 2024）

Organizing Committee（64） 5th International Congress on Advanced
Materials Sciences and Engineering（AMSE 2024）

International Scientific Advisory Board（65） 2nd International Forum on Semiconductors
and Optoelectronics（SEMICONFORUM 2024）

Organizing Committee（66） The 14th International Conference on
Ceramic Materials and Components
for Energy and Environmental Systems（CMCEE 2024）

Organizing Committee（67） 4th International Meet & Expo on
Nanotechnology（NANOMEET）

Organizing Committee― 199 ―

Organizing Committee（68） 3rd International Meet & Expo on
Materials Science and Nanomaterials（MATERIALSMEET 2024）
4．10

全国共同利用に関する研究（1） 令和 5 年度共同研究員と研究テーマ
氏名：桐原

聡秀

一般公募研究課題（1） 吉原久美子

国立研究開発法人
産業技術総合研究所
生命工学領域
健康医工学研究部門

歯科用セラミックスの 3 次元造形技術の開発（2） 朝倉光平

大阪大学

金属積層造形法による材料の高機能化（3） 松垣あいら

大阪大学

次世代レーザ金属積層造形技術の開発 金属
積層造形法による機能性制御（4） 中野貴由

大阪大学工学研究科

金属積層造形法による組織と機能性制御（5） 堀尾尚平

大阪大学大学院工学研究科

レーザ積層造形法を用いた偏析抑制と集合組織制御によるβ型チタン合金の高機能化（6） 伊藤理彩

大阪大学大学院工学研究科

化学種を考慮した大気汚染物質の起源推定と毒性に由来するヒト健康影響評価（7） 岡崎祐樹

大阪大学大学院工学研究科

化学種を考慮した大気汚染物質の起源推定と毒性に由来するヒト健康影響評価（8） 小笹良輔

大阪大学大学院工学研究科

金属積層造形法による機能性制御（9） 鰐渕

良祐

大阪大学大学院工学研究科

金属積層造形法を用いた機能性制御（10） Ozkan
Gokcekaya

大阪大学大学院工学研究科
マテリアル生産科学専攻

Structural and functional properties by enhanced
microstructural characteristics by additive
manufacturing― 200 ―

研究所間連携戦略室

研究所間連携戦略室
4．1 研究概要
6 大学 6 研究所（大阪大学接合科学研究所、東北大学金属材料研究所、東京工業大学フロンティ
ア材料研究所、名古屋大学未来材料・システム研究所、東京医科歯科大学生体材料工学研究所、早稲田大学ナノ・ライフ創新研究機構）は、それぞれ、接合科学、金属材料、無機材料、環境 ･ エネ
ルギー材料、生体・医療材料、エレクトロニクスの分野における世界屈指の研究所であり、令和 4
年度からの文部科学省第 3 期中期目標期間において、文部科学省運営費交付金概算要求教育研究組
織改革分（組織整備）により予算措置された事業「マテリアル革新力強化のための 6 大学 6 研究所間連携体制の構築（コア出島・マルチ出島）」が採択され、当該組織整備事業に附随する関連プロジェ
クト「国際・産学連携インヴァースイノベーション材料創出プロジェクト - 出島（DEJI2MA）プロジェ
クト – Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture」を実施している。
令和 5 年度は、当該組織整備事業の推進に向けて、令和 5 年 4 月 1 日に「研究所間連携戦略室」
を主幹校（大阪大学接合科学研究所）に設置し、当該概算要求で措置された専任教員 4 名（教授 1 名、准教授 1 名、助教 2 名）の人員体制を令和 5 年度中に完備して研究所間の連携強化に資する活動を推進した。さらに、「研究所間連携戦略室」に「出島コンソーシアム」（企業会員、学術会員、学生会員を構成員とする組織）を設置する規程を令和 5 年 6 月 22 日に施行後、準備期間を経て令和 5 年
8 月 1 日に発足した。これにより、異分野融合の研究所間連携体制の強化のみならず、社会実装に向けた企業会員との連携、学生教育、さらには社会的課題の抽出に資する活動を推進した。また、情報発信として、本事業の国際会議 The 3rd International Symposium on Design & Engineering by Joint
Inverse Innovation for Materials Architecture（DEJI2MA-3）を令和 5 年 10 月 20 日に早稲田大学で開催し、また令和 5 年度公開討論会を令和 6 年 3 月 9 日に名古屋大学で開催した。加えて、当該連携事業全体のニュースレターならびに年次報告書を発刊した。
関連プロジェクト「国際・産学連携インヴァースイノベーション材料創出プロジェクト」においては、社会的要求を起点に課題解決とイノベーション創出を加速化するため、3 分野（バイオ・医療機器材料分野、環境・エネルギー材料分野、情報通信材料分野）に加えて要素材料・技術開発分
野を含めて 6 大学 6 研究所全体で令和 5 年度は総数 72 件の研究課題に基づく学際的連携研究体制を構築した。
4．2 研究課題
6 大学 6 研究所全体では 72 件の研究課題を実施したが、接合科学研究所では教職員（特任も含む）
26 名が 13 件の研究課題を掲げて参画した（下記参照）。それらは、研究所間での学際的な共同研究を視野に入れたものあり、他の研究所との強固な連携を強く意識して取り組んだ。
1．環境・エネルギー材料分野
1-1 プラズマ触媒作用によるメタネーション技術の創生
1-2 高張力鋼板とマグネシウムの抵抗スポット脱成分接合技術に関する研究
1-3 最新溶接・接合技術による低放射化材料異材接合技術確立と革新的核融合炉発電システム技
術の創成
1-4 摩擦攪拌接合による高性能なインバー合金接合部の実現
1-5 ナノ材料の低次元・多元素化と界面機能探索
2．バイオ・医療機器材料分野
2-1 ウイルス不活化メカニズム解明およびウイルス不活化機能性向上のための表面構造形成― 201 ―

2-2
2-3

鉄含有チタン二相合金の強度解析手法の確立と強化因子の特定
水との相界面を反応場とする粒子合成と機能探索

3．情報通信材料分野
3-1 高品質酸化物薄膜トランジスタの低温形成に向けたプラズマプロセス技術の開発
4．要素材料・技術開発分野
4-1 マルチスケール材料融合によるはんだ材料の高機能化
4-2 健全な継手が得られる陽極接合条件の解明
4-3 プラズマミグハイブリッド溶接を用いた高張力鋼厚板のワンパス溶接法の開発
4-4 多次元セラミック組織を有する人工歯冠インプラント造形
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
接合科学研究所では所内公募によって教職員（特任も含む）26 名が 4 研究分野に関して 13 件の研究を実施した。研究成果は令和 5 年度研究成果報告書を作成して配布した。また、The 3rdInternational Symposium on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture（DEJI2MA-3）を令和 5 年 10 月 20 日に早稲田大学で、令和 5 年度公開討論会を令和 6 年 3 月 9 日に名古屋大学で開催した。国際会議 DEJI2MA-3 では招待講演セッションで計 12 件の講演が行われ、接合科学研究所からは阿部教授、巽講師が招待講演を行った。また、72 件のポスター発表（接合研から 12 件）が行われた。総勢 112 名の参加が得られ、プロジェクト研究成果の情報発信と活発な討論が行われた。公開討論会では各校のプロジェクトリーダーによる招待講演が行われた。接合科学
研究所からは節原教授が招待講演を行った。また、67 件のポスター発表（接合研から 12 件）が行われた。この公開討論会は「出島コンソーシアム」における企業会員との連携強化の観点から、『出島
コンソーシアム・セミナー』としても開催した。その結果、総勢 102 名に上る多数の参加が得られ、企業会員との意見交換を含めて活発な討論会を開催できた。
さらに、「出島コンソーシアム」を発足させ、6 大学 6 研究所間の学際的連携研究を社会実装に繋げるための産学連携活動の発展・強化に資するとともに、次世代を担う人材の育成に資する活動を推進する。
「出島コンソーシアム」は企業会員、学術会員、学生会員を構成員とする。令和 5 年度末の時点で、企業会員 46 名に加えて、学術会員、学生会員からなる総勢 504 名の会員組織を整備することができた。令和 5 年度においては、企業会員への情報提供に加えて実用化を視点に置いた学生教育を目的とする『出島コンソーシアム・セミナー』（令和 5 年 12 月 7 日にオンライン開催、令和 6 年 3 月 9 日に名古屋大学で現地開催）、材料情報工学をはじめとする教育を目的とする『出島コンソーシアム・チュートリアル講座』（令和 5 年 12 月 1 日と令和 6 年 1 月 24 日にオンライン開催、東京工業大学フロンティア材料研究所セミナーの共催行事として提供）、社会的課題ならびに国家的戦略課題について有識者による提言を受ける『出島コンソーシアム・アドバイザイリーボー
ドフォーラム』（令和 6 年 2 月 21 日にオンライン開催）を実施した。これにより、異分野融合の研究所間連携体制の強化のみならず、社会実装に向けた企業会員との連携、学生教育、さらには社会的課題の抽出に資する活動を推進することができた。
（2） 研究に対する自己評価
接合科学研究所では、13 件の研究課題の内 9 件は研究所間での横断的な共同研究であり他の研究機関と連携を図った。その結果、本年度の接合科学研究所が係る研究成果として、研究所間連携共著論文 3 報、その他の査読付き論文 35 報、解説記事 2 報、国際会議発表 36 件、国内会議発表が 39― 202 ―

件、受賞 22 件、新聞発表・プレス発表 5 件であった。6 大学 6 研究所間の学際的連携研究体制を発展・強化したこと、公開討論会ならびに国際会議において積極的な情報発信を図ったこと、さらに「出島コンソーシアム」の発足によって社会実装に向けた企業会員との連携、学生教育、さらには社会的課題の抽出に資する活動を推進したことから、研究所間連携戦略室の研究に対する自己評価は
概達成できたと考えている。
4．4 教育に対する自己評価
研究所間連携戦略室が主体となって行う教育活動は、「出島コンソーシアム」の活動の一環として実施した『出島コンソーシアム・セミナー』、『出島コンソーシアム・チュートリアル講座』および『出島コンソーシアム・アドバイザイリーボードフォーラム』である。これらの活動は 6 大学 6 研究所
間の学際的連携研究を社会実装に繋げるための産学連携活動の発展・強化に資するだけでなく、次世代を担う人材の育成に資するものでもある。後者も実施したことから、研究所間連携戦略室の教育に対する自己評価は概達成できたと考えている。
4．5 社会貢献に対する自己評価
研究所間連携戦略室では、「出島コンソーシアム」のホームページを整備し、「出島コンソーシアム」の活動状況を周知するとともに、当該連携事業全体の年次報告書も公開した。さらに、「出島コンソーシアム」の発足により、6 大学 6 研究所間の学際的連携研究を社会実装に繋げるための産学連携活動の発展・強化した。
以上より、研究所間連携戦略室の社会貢献に対する自己評価は概達成できたと考えている。

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接合界面微細構造解析室

接合界面微細構造解析室
4．1 研究概要
日々進歩する材料と接合技術によって得られる継手の性質を理解するには、接合界面や継手部の材料組織の構造を詳細に把握することが必要である。そのため当解析室では研究所内外からの要請に応じて、分析機能を備えた透過型電子顕微鏡（TEM）による継手材料組織の微細構造観察を行い、また集束イオンビーム加工装置（FIB）やイオンミリング装置によって、加工が困難な異材継手や複合材料などの TEM 用の薄膜試料作成の技術を提供する。
また異材精密接合の金属組織学的研究等の、TEM を用いた独自のテーマの研究を進めることで、継手組織の TEM 観察技術の維持・向上に努める。
4．2 研究課題
1．各種溶接・接合組織や機能材料等の微細構造の解明
2．陽極接合継手の接合界面微細構造と継手性能の関係の解明
3．陽極接合の原理を応用した金属・無機材料の接合と加工手法の開発
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
本年度、当解析室では、研究所内の 7 分野、また国内他大学や研究機関 5 か所からの依頼により各種の材料・継手組織の TEM 観察およびそのための試料作成に協力した。加工・観察を行った試
料は溶接、FSW、FW、ろうづけ、さらにナノ粒子を利用した新しい手法などによる接合継手、電子デバイス用積層構造体、セラミックス、電池材料などの粉体等と多岐にわたり、位置を絞った
TEM 試料の作成、微細な空間的構造の観察、結晶構造の解析や EDS を用いた元素分析による組織
中の元素分布の観察と構成相の同定、結晶中の格子欠陥の観察等、FIB・TEM なしには取得困難な
多くのデータを提供した。これらの要求にこたえるため、解析室員の観察・試料作成技術のさらなる向上と利用者の指導に努めた。また、解析室独自の研究活動としては以下のことを行った。
1．硬質ガラスの陽極接合温度の低温化
陽極接合の接合温度は低いほど接合中に継手部材に生じる熱変性が小さくなり、また接合する部
材の線膨張率の違いによって接合後に継手中に生じる残留応力も小さくなる。従って接合温度はな
るべく常温に近くすることが望ましい。これまでの研究でソーダライムガラスとアルミニウムの陽極接合温度は従来一般的に採用されてきた 500 K-700 K より大幅に低く常温に近い 333 K まで下げられることが明らかになった。そこで前年度には、ホウケイ酸ガラスの一種でありシリコンと陽極接合するガラスとして一般的な硬質ガラスにおいても接合温度の低温化を試みたが、アルミニウムを仲立ちとした硬質ガラス同士の陽極接合では接合温度 433 K で接合界面全体が密着した継手を得るのに必要な接合電圧印加時間が極めて長くなりそれ以上接合温度を下げることが困難であった。
そこで本年は接合電圧を変化させて数通りの温度で接合を行い、接合界面全体が密着した継手を得るのに必要な電圧印加時間を評価した。その結果、接合電圧を従来の 400 V から 600 V に上げるといずれの接合温度でも密着が完了するのに必要な時間が大きく短縮し、接合温度 393 K でも長時間の電圧印加を行うことで接合界面全体が密着した継手を得ることができた。これまでの研究で、ソーダライムガラスでは接合電圧の印加中にガラスを流れる電流が運ぶ電荷の接合界面に対する面密度が〜100 C/m2 に達すると界面全体が密着することが見いだされていたが、硬質ガラスにおいても同様の関係が成り立ち、接合電圧の印加中にガラスを流れる電流の大きさは接合電圧にほぼ比例する
ので、電荷移動量が上に記した全面密着に至るための閾値に達するのに必要な時間が大きく短縮す― 205 ―

ることで低温での接合が可能になったと考えられた。
2．陽極接合中の導体側元素の酸化の進行の観察
これまでの研究で、アルミニウムを仲立ちとしたソーダライムガラス同士の陽極接合では、接合電圧の印加中にガラスを流れる電流が運ぶ電荷の面密度が 100 C/m2 を超えると接合界面全体が密着した継手が得られることが見いだされた。電荷量はガラス中から接合界面に到達する O2- イオンの量を代表していることから、このことは接合の完了には一定量のアルミニウムが酸化されなくてはならないことを示唆している。アルミニウムの酸化の進行が接合に与える影響を知るためにアル
ミニウム酸化層を含む接合界面組織の接合完了前後における変化を観察するべく、ソーダライムガ
ラスの表面に真空蒸着で製膜したアルミニウム層とガラス基板とを電圧印加時間を変えて陽極接合したのちアルミニウム層とガラスの密着性をテープ剥離試験と摩擦試験で評価し、接合界面組織をTEM によって観察した。接合温度 473 K、接合電圧 400 V で接合を行うと、電圧印加中の電荷移動量が 100 C/m2 に達しない継手ではテープ剥離試験と摩擦試験でアルミニウム層の剥離が生じたが、100 C/m2 から〜 400 C/m2 の継手では摩擦試験でのみ剥離が生じた。電荷移動量が 400 C/m2 を超えるといずれの試験でも剥離は生ぜず強固な密着が生じたことが示された。TEM 観察は電圧未印加の試料、テープ剥離試験・摩擦試験の両方でアルミニウム層の剥離が生じた試料、摩擦試験のみで剥離が生じた試料、いずれの試験でも剥離が生じなかった試料、さらに長時間の電圧印加を加えた試料の順に電圧印加時間の長い 5 段階の接合界面について行った。電圧未印加とテープ剥離試験で剥離が生じた界面にはアルミニウム酸化物の明らかな生成がなく、また FIB 加工による TEM 試料の作成中に生じたと思われる剥離が広範囲に見られた。摩擦試験のみで剥離が生じた界面には厚さ数 nm のアルミニウム酸化物層が生じており、FIB 加工中の剥離は一部にとどまった。いずれの試
験でも剥離が生じなかった界面のアルミニウム酸化物層は厚さ 10 nm ほどに達し、また界面からガラス中に樹枝状に成長した酸化物が見いだされた。これらの酸化物は電圧印加時間を延ばすとさらに成長しているのが観察された。
（2）研究に対する自己評価
当解析室は、研究所内外の材料・接合研究に対して TEM 観察技術の提供による協力を行うことを第一の業務としている。そこで本年度も引き続き TEM 試料作成・観察技術の向上に努めつつ多くの観察を行い、得られた結果の解析の指導・支援を行った。こうして本年も多くの所内分野、学内講座および学外研究機関へデータを提供し、協力した研究者からは、解析室員を共著者とした雑誌論文 1 件、また国内学会・国際会議で多数の講演・論文が発表された。また研究成果に示したよ
うに解析室独自の研究活動を行い、関連の国内学会発表 3 件、国際会議発表 1 件、国内会議論文発表 1 件を行った。また企業からの技術相談 1 件を継続している。今後も TEM 観察の結果の解析や解釈の支援を通じて共同研究型の研究協力活動を行い、独自の研究活動も進めていく。
研究の発展に伴う材料組織観察のニーズの高度化に対応していくため、今後も新しい TEM 試料作成技術や組織解析手法の取得・開発に努める。

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グローバル D & I 推進室

グローバル D & I 推進室
4．1 研究概要（活動概要）
グローバル D & I（ダイバーシティ & インクルージョン）推進室は、地球規模な課題である「誰一人取り残さない」社会実現を掲げる SDGs の達成に向け、性別・国籍・年齢や文化的背景等などに囚われず、多様性を真に受容し、一人ひとりの個性を尊重することで、所員と本研究所が持つ強みを最大限発揮できる環境整備を推進する。また、学術研究における国際化の潮流に対して、これまでに構築した国際ネットワ ークを基軸に国際産学共同研究を発展させると共に、世界規模の課題に立ち向かう多様性あるグローバル人材を育成し、溶接・接合分野の世界最高峰の研究拠点として接合科学のイノベーション活性化に努め、多様な人材が活躍する研究所の実現を目指す。
4．2 研究（活動）課題
1．ASEAN 研究拠点としての JWRI ベトナムオフィスの活動展開
2．カップリング・インターンシップ（CIS）によるグローバル人材育成活動
3．多様な人材の活躍推進と研究環境の整備
4．3 研究成果と研究（活動）に対する自己評価（1） グローバル活動成果
1．ASEAN 研究拠点としての JWRI ベトナムオフィスの活動展開
1-1．接合科学研究所 HUST-OU 運営開始のための準備活動
同推進室では、グローバルダイバーシティ推進の一環として、ベトナム・ハノイ工科大学と連携し、2023 年 1 月よりハノイ工科大学内に接合科学研究所 HUST-OU（以下、HUST-OU）を設立した。
同研究所は 2013 年より阪大（OU）接合科学研究所とハノイ工科大学機械工学部が中心となり、溶接・接合に関する研究拠点が不在である ASEAN 地域における研究拠点を創設すべく設立に向け連携して来たものである。設立においては、
日越両政府、多数の日系企業及び現地企業から支援を頂戴した。
同研究所は、ASEAN 地域唯一の接合・溶接に特化した研究所として活動を推進すべく、最新の研究機材について導入を予定しており、機材については日本政府からの支援による導入となる。本年度は主に機材の選定や仕様の検討などを当研究所教員との綿密な打ち合わせにより進めた。
他方、HUST-OU における研究強化や人材育成活動等、ソフト面の強化については国際協力機構（JICA）からの支援により、本学教員からの研究・運営に関する技術支援を行うこととなっている。
2023 年度は同事業の活動開始に向けた JICA との協議を重ね、2024 年 3 月末に活動開始に向けた契約が完了した。本年度に整備された HUST-OU の運営基盤を最大限活用した、今後の研究活動展開に期待が持たれる。
1-2．ベトナム溶接研究会の開催
ベトナム溶接研究会は 2018 年より接合科学研究所の下部組織として設立され、最新研究の共有と企業の持つ革新的な技術の勉強を通し、ベトナムにおける同分野の産学連携の促進と溶接技術の向上を目指して活動している。
同研究会は 3 − 4 カ月に一度の頻度で開催され、企業や大学関係者と講演会や工場見学などの活動を行っている。2023 年度については、同年 6 月と 11 月に開催した。2023 年 6 月の第 9 回ベトナ
ム溶接研究会については研究講演会をハノイ工科大学で開催し、その後車で約 2 時間の工業団地にて日系企業を訪問した。2023 年 11 月の第 10 回ベトナム溶接研究会はベトナム南部に位置するホーチミン市で開催し、日本貿易振興機構（JETRO）ホーチミン事務所に会場利用の支援を受けて企業発表 1 件、研究発表 1 件の講演会を開催後、バスで約 1.5 時間移動し、鉄骨等、鉄構造物の製造を― 207 ―

行っているベトナム現地企業の工場を訪問した。同研究会の活動は、毎回 20 − 30 名の参加者が集い、最新技術の研究発表や企業による市場の最新動向に耳を傾け、意見交換を行うなど有意義な活動となっている。こうした活動の中からは、会員同士での連携展開も行われており、同研究会が目的とするベトナムにおける接合・溶接技術発展に対し一助となっていることが期待される。今後はベトナム現地企業の参画に一層尽力したいと考えている。なお、2023 年 3 月時点では 49 社がメンバーとして参加している。
1-3．新規国際産学連携共同研究の開始
研究所におけるグローバルダイバーシティの推進を目的として、当研究所、海外研究機関及び海外に拠点を持つ（置く）企業との国際産学連携協働研究を促進している。この取り組みでは、主に企業から提案された技術課題について、当研究所と海外大学が連携して実験、分析作業を行うこと
で、双方の研究能力を持ちより技術課題解決へアプローチしている。
2023 年 11 月、山本金属製作所、Yamamoto Metal Precision Vietnam、ハノイ工科大学、当研究所の4 者で、摩擦攪拌接合（FSW）に関する研究について国際産学連携共同研究の署名が行われた。このような形で企業を含めた 3 者以上で実施する国際産学連携共同研究の数は多くなく、挑戦的な取り組みと言える。関係機関が多いため、研究のコーディネートや進捗管理は容易ではないが、各機関の強みを最大限活用した意義ある研究連携となっている。なお、同活動についてはグローバル D &I 推進室の他、当研究所産学連携室の支援において、活動が進められているものである。
2．カップリング・インターンシップ（CIS）によるグローバル人材育成活動
カップリング・インターンシップは 2013 年度に開始された、文理融合実践型グローバル人材育成活動である。阪大学生と海外連携大学学生が合同で現地にある日系製造業にてインターンシップに参加する短期実習型活動である。2013 年度〜 2021 年度の間、主な連携先は広域アジア地域であったが、2023 年度からは新たにヨーロッパとの連携を開始した。2023 年度は 2 か国で活動を実施し、欧州ではドイツの OTC ダイヘンヨーロッパにて、ベルギーの KU ルーベン大学学生と共に実習を行った。他方、アジア地域ではベトナムの IHI インフラストラクチャーアジアにて、ハノイ工科大
学学生と共に活動を実施した。同活動を通して、海外で活動する日本企業がどのような目的を持ち、どのような役割を担って当該国、当該地域で事業を展開しているかを間近で学べること、また受け入れ企業から提供された課題に対し、分野・文化を越えた参加者同士で議論を重ね提案を検討する
プロセスは他に類を見ない活動と言え、グローバルな活躍を目指す学生に貴重な学びの場となっている。
本年度も共に定員を上回る応募があり、将来グローバルに活躍する熱意を持った学生達が互いに刺激し合いながら学びを深めることが出来た。
（2）ダイバーシティ活動成果
1．多様な人材の活躍推進と環境整備
女性教職員自身の意識や行動の改革が重要になっていることを鑑み発足した、当研究所に在籍す
る女性教職員や女子学生の集い「JWRI 女会」を 3 回開催し、女子学生や女性教職員が所属や立場にこだわらない連携体制を築き、一層活躍できる環境作りを継続的に実施した。また、本学の部局横断型女性技術職員ネットワークや自然科学系分野女子学生ネットワーク「asiam」（アザイム）と協力して、箕面市や豊中市において小学生向け科学教室を開催した。参加した女子学生らは、実験を通じて子供たちの探求心や発想力を引き出した経験、学年や専門を超えた協働が自身の研究活動の自信へと繋がった。さらに、当室の教授は本学ダイバーシティ & インクルージョンセンターの兼任教授として、技術職員は部局横断型女性技術職員ネットワークに参画して、本学のダイバーシティ― 208 ―

& インクルージョンセンターの活動にも積極的に貢献している。加えて、8 か国 20 名の研究者や留学生が集い、研究生活のサポートとネットワーク構築を目的にしたオリエンテーションを開催した。
当室の外国人教員らが本学で活動する上で重要な点を多様な視点からアドバイスをし、働きやすい・
学びやすい環境整備に取り組んだ。
また、多様な人材が活躍できる基盤整備の一環として、本学日本語日本文化教育センターと連携し、当研究所に在籍する或いは渡航予定等の外国人研究者・学生向けに「理系 VOD コース」としての理系部局向け日本語学習コース、及び当研究所日本人教職員を対象とした「日本語学習支援者養成コース」として日本語を学ぶ外国人とのコミュニケーションを学習する 2 つのコースを展開した。
（3）研究（活動）に対する自己評価
グローバル活動については、これまで当研究所で構築してきた各海外連携機関及び企業との継続した連携を行いつつ、接合科学研究所 HUST-OU の運営開始に向けた準備や基盤強化に取り組むことが出来た。新たな展開を目指した仕組みづくりと、そこにおける活動内容の充実化に並行して取り組むことが重要であるため、HUST-OU 研究所の設立と共に、これまでと同様、ベトナム溶接研究会の開催や、国際産学連携共同研究についても継続的に実施することで、連携交流の内容を強固にできるよう、活動を推進した。また、カップリング・インターンシップにおいても新たな地域における新たな海外連携大学との実施が実現でき、これまで培った経験を次の段階へ推し進める意義ある展開となった。
ダイバーシティ活動については、女性研究者や女子学生が真に活躍できる研究環境の整備と理解の促進、外国人研究者や留学生が円滑に研究活動を行うための交流の場を設けるなど、研究所内のコミュニケーション促進に取り組んだ。
以上の通り、多様な人材へのアウトリーチ活動及び、受け入れのための基盤整備を並行して推進することはダイバーシティ環境整備の基本であると言え、引き続き積極的な活動を展開予定である。
4．4 教育に対する自己評価
グローバル活動における教育的効果としては、各連携先と実施してきた国際産学連携共同研究を通じて、複数の当研究所学生が研究に携わり、また海外研究者との交流の機会などを得ていることから、当推進室が目指す教育的効果は高いと言える。他方、ハノイ工科大学から当研究所へ研究生としての渡航が 1 名実現する等、海外大学との連携を通して多様な教育的効果が生れていると言える。
また、カップリング・インターンシップ（CIS）の活動では、本学及び海外連携大学からの参加者
から共に異分野、異文化の学生同士が外国語で協働活動に取り組む難しさ及び楽しさについて十分な経験を得ることが出来たと共に、自己の分析を行う機会となったとの感想が多数あり、グローバ
ル人材育成教育として意義ある活動となったと言える。また、同活動へ参加した本学学生 1 名が海外大学での博士後期課程へ留学を決めるなど、学生の進路決定への成果等も見られた。
ダイバーシティ活動における教育的効果としては、全学共通教育科目「女性リーダーとの対話」
を当該教授が担当し、受講生約 200 名に対して、関西の多様な分野で活躍する女性リーダーによるオムニバス講義を実施した。学生が今まで触れる機会が少なかった実社会で活躍する女性リーダーとの対話を通じ、現代社会の複雑性や多様性を学び、かつ将来のキャリアの方向性を探索している。
また、岡山大学と連携した日本・中国・マレーシアの 9 機関による中高大学連携 SDGs セミナーを開催して、当室の技術職員が SDGs を体系的に学ぶ実験で講義を行った。加えて学内においても、
日本語日本文化教育センターと連携して実施している「日本語学習支援者養成プログラム」を、理学研究科技術職員研修において当室の技術職員が講師となって、技術職員の日常業務での活用向けに再編して開催した。今後は全学の技術職員を対象とした研修として展開を目指す。

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4．5 社会貢献に対する自己評価
国際協働研究実施や接合科学研究所 HUST-OU 運営、ベトナム溶接研究会開催等のグローバル活動、当室における D & I 活動に関する学外での講演活動や 3 ヶ国 9 機関による中高大学連携 SDGs
セミナー開催などを実施した。これらの活動を通じて、多数の当研究所研究者及び学生が活動に参画することで、多様な研究・教育機関や企業、多様な世代や背景を持つ外部構成員との連携経験が積まれ、当推進室が目的とするダイバーシティへの理解の深化とその中で自身が共に活動し、共に成果を創造するインクルージョンの両側面について実行されていると言える。
ベトナム溶接研究会の活動では、同研究会を通して 2024 年 3 月末時点で 49 社が参画しており、多数の日系、及び現地企業との交流を築くと共に、溶接・接合技術の同国における発展に向けた情報交換等が有意義に実施されており、同国のみならず同地域で活動する日系企業及び現地企業への貢献は今後一層拡大することが期待される。また、この活動を通して、国際産学連携共同研究への展開、企業における技術者への溶接技術短期研修の提供等への展開にもつながっており、溶接技術の発展に向けた取り組みとして有意義な貢献につながっていると言える。

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ニューノーマルものづくりコンソーシアム室ニューノーマルものづくりコンソーシアム室4．1 研究概要
ニューノーマルものづくりコンソーシアム室 は、研究所に設置されている協働研究所および共同研究部門を有機的に連携させ、産産学の体制で溶接・接合科学に関する学術の発展に務めることを目的に、2023 年 4 月に新たに設置された。具体的には、マテリアル革新力強化に向けた先進的材
料創出につながる基礎研究および応用技術開発、ならびに教育を推進する。特に、先進的材料創出につながる基礎研究として、先進加工技術を用いて、高機能なアダプティブ（環境適用型）新材料開発に取り組んでいる。また、カーボンニュートラル 2050 達成に向けて、先進的材料の応用技術として、AI 計算科学を活用したマルチマテリアル最適構造設計研究にも取り組んでいる。
4．2 研究課題
1．MAG 溶接法を用いた車体部品溶接継手の溶込み形状予測
2．マルチマテリアル接合技術における継手性能データベースの構築
3．マルチレーザ加工技術を用いた先進パワー半導体用ヒートシンクシステムの開発
4．低放射化フェライト鋼とステンレス鋼との異材接合技術開発
5．三枚重ね鋼板の抵抗スポット溶接技術開発
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．MAG 溶接法を用いた車体部品溶接継手の溶込み形状予測
MAG 溶接法は高効率なアーク溶接法であり、様々な溶接継手の作製に用いられているが、MAG溶接では溶込み形状がフィンガー形状になるという特徴を有しており、その溶込み形状が継手の溶接変形や強度に影響を及ぼす。そのため、溶込み形状の予測法の確立が強く望まれている。これまで、新たに開発した点熱源を含んだ三次元非定常熱伝導解析法用いて、実用溶接継手である、鉄鋼材料を用いた重ね溶接、水平隅肉溶接継手ならびにフレア形状継手の溶込み形状予測に必要な、アーク圧力半径、熱源比率（= 点熱源とアークによる表面分布熱源の比）、アークの狙い位置を明らかにしてきた。また、アーク圧力やアークによる表面からの入熱範囲を実現象と同じく、熱源位置からの円錐形でモデル化する手法に改良した。さらに、フレア形状特有の幅が広い開先に対応したギャッ
プ要素の設定方法を構築してきた。加えて、開発してきた三次元非定常熱伝導解析法を、アルミニ
ウム合金溶接継手にも適用し、鉄鋼材料よりも熱伝導が早いアルミニウム合金の特徴を考慮して、
点熱源ではなく線状分布熱源を用いることで、アルミニウム合金溶接継手の溶込み形状も精度よく予測することが可能であることを明らかにしてきた。2023 年度は、鉄鋼材料を用いた溶接継手について、板厚が変化した場合の広範囲な溶接条件（約 80 条件）に対応した溶込み形状の高精度予測のため、実験結果と解析結果との比較検討に基づいて、構築してきた点熱源を含んだ三次元非定常熱伝導解析法における主要なパラメータである、アーク圧力半径および点熱源投入可能深さ（点熱源の溶融池内の移動距離）の予測式を確立することに成功した。
2．マルチマテリアル接合技術における継手性能データベースの構築
近年、自動車を中心とした輸送機器の抜本的な軽量化を目的として、鉄鋼、軽量金属、熱可塑性
炭素繊維強化樹脂（CFRTP）の高強度・高機能化に加えて、これらの新材料を活用したマルチマテ
リアル車体に必要不可欠な、接合・接着技術の開発も進められている。本研究では、将来のマルチ
マテリアル構造設計に必要な、部材に応じた最適な材料の組み合わせ、ならびに最適な接合・接着技術の選定を支援するための、継手性能データベースを構築することを目的としている。これまで、― 211 ―

市中材の超高強度鋼、アルミニウム合金、CFRTP を用いて作製した重ね異材接合継手の静的引張せん断強度およびせん断疲労特性、ならびに重ね異材接合・接着継手の腐食疲労特性の継手性能デー
タベースとして構築してきた。加えて、最大強度 1.5 GPa 級かつ伸び 20% を有する革新鋼板、高靭性を有する革新アルミニウム合金、革新的熱可塑性炭素繊維強化複合材料である LFT-D を用いて作製した重ね異材接合継手の静的引張せん断強度およびせん断疲労特性、ならびに異材接合継手で問題となるガルバニック腐食を抑制するために開発された非導電性の革新接着剤を併用した、重ね異材接合・接着継手の腐食疲労特性も、継手性能データベースとして構築してきた。2023 年度は、これまでに構築してきた継手性能データベースを基礎データとして、AI 計算科学技術の一つであり、Google 社が OpenSource として公開しているディープニューラルネットワーク（Keras in Tensorflow）
を用いて、実験では得られていない接合条件で継手を作製した場合の継手性能を予測するアルゴリ
ズムの開発を行い、作製される接合継手の表面画像を用いることで、予測精度が向上することを明らかにした。
3．マルチレーザ加工技術を用いた先進パワー半導体用ヒートシンクシステムの開発
次世代の輸送機器の電力化および省電力化のためには、シリコンカーバイド（SiC）製パワー半導体の活躍が期待されており、その実現のためには、SiC 製パワー半導体を健全に動作させるための新たな冷却機構（ヒートシンクシステム）の開発が必要不可欠である。本研究では、新たに、SiC へのタングステン薄膜の接合技術の開発、ならびにマルチレーザ加工技術を用いたタングステン薄膜への銅肉盛層の生成技術を確立することで、健全性ならびに冷却機能を保持する、新たな先進パワー
半導体用ヒートシンクシステムの開発を進めている。2023 年度は、これまでに実施してきた W/SiC
接合体のタングステン表面へのマルチレーザ加工システムを用いた純銅粉体の肉盛層形成実験に基づき、0.1 mm 厚さのタングステン薄膜と 1.0 mm 厚さの α-SiC 板とを、熱間等方圧加圧法（HIP : Hot
Isostatic Pressing）を用いて接合するとともに、作製した接合体のタングステン表面に、レーザ出力
200 W、純銅粉体供給速度 20 mg/sec、レーザ移動速度 9 mm/sec の条件で、線状の銅肉盛層を形成することに成功した。加えて、320 μm 間隔で線状の銅肉盛層を形成させることにも成功した。
4．低放射化フェライト鋼とステンレス鋼との異材接合技術開発
低放射化フェライト鋼 F82H は、現在、フランスで建設が進められている、国際核融合実験炉
ITER において、日本がトリチウム増殖ブランケットの試験に用いる機器（テストブランケットモ
ジュール）の第一候補材料である。そして、F82H で作製予定のテストブランケットモジュールを
ITER に設置する場合には、ステンレス鋼 SUS316L で作製される冷却水配管との異材接合が必要不可欠である。これまで、F82H と SUS316L との異材接合技術として、高輝度・高出力ファイバー・
レーザを用いた、突き合わせ異材接合継手作製実験を行い、F82H と SUS316L との間に中間層として Inconel 625 を封入した上で、レーザの照射位置を SUS316L 側に移動させることで、溶融金属部のマルテンサイト化を抑制可能であることを見出してきた。また、固相接合法の一つである摩擦攪拌接合法（FSW）を用いて、中間層を用いないで、F82H と SUS316L との突合せ異材接合体が作製可能であることも見出してきた。加えて、これまでに作製してきた、レーザ溶接法を用いて作製した中間層を含んだ F82H と SUS316L との異材接合体、ならびに FSW を用いて作製した中間層を含まない F82H と SUS316L との異材接合体を対象に、すきま付き低ひずみ曲げ（CBB）試験法による応力腐食割れ（SCC）感受性を評価し、試験時間 1000 時間までの耐久性を明らかにしてきた。2023
年度は、FSW を用いた F82H と SUS316L との突合せ異材接合体の作製方法について、接合時に投入される熱量の更なる低入熱化を目的に、これまでの荷重制御による FSW ツールの押し込み方法
から、変位制御による押し込み方法を用いた異材接合体作製試験を行い、接合対象の板厚およびFSW ツールのプローブ長さに応じて、適切な押し込み深さを設定することで、低入熱での接合体作― 212 ―

製が可能であることを明らかにした。
5．三枚重ね鋼板の抵抗スポット溶接技術開発
輸送機器の燃費向上および CO2 排出量削減を目的に、超高強度鋼の積極的活用が自動車で求められている。しかしながら、超高強度鋼の活用により部材の板厚が減少するため、構造的衝突安全性の確保のためには、一般的な軟鋼あるいはアルミニウム合金板も併用した二枚さらには三枚重ね構造が求められている。一方、自動車の製造工程においては、短時間の接合、ならびに接合制御の簡便さから、抵抗スポット溶接法が多用されており、これまでの二枚重ね鋼板に加えて。三枚重ね鋼板についても、抵抗スポット溶接法による接合が求められている。2023 年度は、最適な接合条件の同定が強く求められている、軟鋼板＋超高強度鋼板＋超高強度鋼板からなる三枚重ね鋼板の抵抗ス
ポット溶接時のナゲット（溶込み形状）生成過程について、軸対称二次元有限要素解析法を用いた、
電気伝導−熱伝導−弾塑性の三連成解析を行い、実験と同様の発熱プロセスを再現することに成功した。しかしながら、定量的なナゲット生成量の予測のためには、実験で認められる板間からの金属の溶け出しによる、抵抗スポット溶接部の板厚の減少をモデル化する必要があることも明らかにした。
（2） 研究に対する自己評価
ニューノーマルものづくりコンソーシアム室は、2023 年 4 月に、これまで接合評価研究部門・接合構造化解析学分野で准教授を務めてきた芹澤教員が教授として、新たに設置された研究室である。
これまでに芹澤教授が進めてきた、産官学連携研究を中心に、カーボンニュートラル 2050 達成に向けた、輸送機器の飛躍的な軽量化、ならびに CO2 を排出しない未来の発電システムである核融合
炉発電の実現に向けた基礎技術を、着実に確立しており、溶接・接合科学に関する学術の発展に大いに貢献している。また、2013 年より経済産業省の直轄プロジェクトとして開始し、2 年目から新エネルギー・産業技術総合開発機構のプロジェクトとして 2022 年までの 10 年間に渡って実施された革新的新構造材料等研究開発（ISMA）プロジェクトにおいて、芹澤教授が「マルチマテリアル接合技術における継手性能データベースの構築」のテーマリーダーを務め、引き続き産産学の体制で、マテリアル革新力強化に向けた先進的材料創出につながる基礎研究および応用技術開発も進めており、新たな研究室として順調に立ち上がっていくと自己評価している。さらに、ISMA プロジェク
トの成果の一つとして出版された技術書「革新構造材料とマルチマテリアル −輸送用機器の軽量化のための材料・接合・設計技術−」（和文および英文）の著者の一人として、研究成果の有効活用にも貢献した。今後、新たな国家プロジェクトの獲得などにより、研究員の採用とともに、研究力の向上を図る。
4．4 教育に対する自己評価
芹澤教授は 2023 年 3 月末まで、工学研究科地球総合工学専攻（船舶海洋工学コース）および工学
部地球総合工学科（船舶海洋工学科目）の学生を対象として教育を行っていたため、研究の継続性から、新たな研究室を立ち上げ後も、大学院生（博士前期課程 2 年生）2 名の研究指導を行った。また、工学研究科他専攻の大学院生 1 名の博士論文の副査も務めた。さらに、学部 1 年生を対象に開講されている学問への扉（ものづくりサイエンス「強くて軽い新聞紙橋を設計しよう」）の講師の一員も務めた。今後、早期に工学研究科と協力した体制を構築し、大学院生ならびに学部生の教育・研究
指導にも務める。
4．5 社会貢献に対する自己評価
本研究分野は、以下の役職などを通して社会貢献において期待される役割を果たしている。

― 213 ―

①

国内外での学会等活動；（一社）日本溶接協会の溶接情報センター運営委員会委員長、溶接情報センター委員会委員、広報ワーキング委員、出版委員会委員、試験問題 DB 検討ワーキング
委員、溶接技術者交流会運営グループ委員、学識会員、日本溶接会議の第 3 委員会委員長、第10 委員会委員、（一社）溶接学会の軽構造接合加工研究委員会幹事、溶接構造研究委員会幹事、（一社）日本原子力学会の和文・英文論文誌編集委員会・第 8 分野副委員長を務めた。
② 産学連携：民間企業との共同研究等を通じて、産学連携を推進している。
③ 国際貢献：International Institute of Welding（IIW）第 3 委員会日本代表を務めた。
④ その他社会貢献：公的委員会の主査など：（国研）量子科学技術研究開発機構核融合炉工学研究委員会専門委員、核融合科学研究所共同研究員、また公益財団の審査委員を務めた。さらに、「NEDO プロジェクトを核とした人材育成、産学連携等の総合的展開／マルチマテリアル構造
技術及び構造材料の開発技術者養成に係る特別講座」のもと、「溶接・接合プロセス解析／固相接合の開発技術者養成に係る特別講座」の講師を務めた。
⑤ 国際会議「THERMECʼ2020（11th International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced
Materials）」の国際アドバイザリー委員会委員、「The 21st International Conference on Fusion Reactor
Materials（ICFRM-20）」のプログラム委員会委員を務めた。
なお、2017 〜 2022 年度まで（一社）溶接学会の軽構造接合加工研究委員会の委員長を務めた功績により、同研究委員会から功労賞が授与された。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
本研究室は、全国共同利用の制度を活用して、一般研究課題で国内共同研究員 9 名を受入れた。
個別の共同研究としては、室蘭工業大学と「先進パワー半導体ヒートシンクシステム用の SiC- タン
グステン異材接合技術に関する研究」、東京理科大学および電気通信大学と「アイソジオメトリッ
クアナリシス（IGA）による溶接接手破壊問題解析の基礎研究」、本学工学研究科と「粒子法による
FSW プロセスモデルと力学モデルの連成手法の開発」、「三次元構造理解に基づく異種材料接合部高信頼化組織制御」、「異材接合のプロセス制御による高度化に関する研究」を行い、成果を挙げている。

― 214 ―

4．7

研究業績

（1） 査読付き学術論文（1） Evaluation on Joint Performances of Advanced Multi-Material Dissimilar Lap Joints
Key. Eng. Mater., 966（2023）, 83-90.
H. Serizawa（5） 国内会議発表論文（査読なし）（1） FSSWによる金属/CFRTP重ね継手作製時の発熱現象に関する検討
溶接構造シンポジウム2023講演論文集，大阪（2023.11.28-29）, 513-517.
浅岡 祐貴，杉本 幸弘，芹澤 久（2） 鉄鋼材料/アルミニウム合金ウェルドボンド継手の高温多湿腐食疲労特性に関する検討
溶接構造シンポジウム2023講演論文集，大阪（2023.11.28-29）, 378-383.
芹澤 久，藤田 栄（8） 国内学会発表（1） 高温多湿腐食促進条件での重ね異材接合・接着継手腐食疲労特性評価法に関する検討（一社）溶接学会 2023年度 春季全国大会，WEB開催（2023.4.25-5.9）
芹澤 久，藤田 栄（2） FSSWによるアルミニウム合金/CFRTP重ね継手作製時の樹脂流動現象に関する検討（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
菊川 直樹，杉本 幸弘，芹澤 久（3） FSSWによる金属/CFRTP重ね継手作製時の発熱現象に関する基礎的検討（一社）溶接学会 2023年度 秋季全国大会，富山（2023.9.13-15）
浅岡 祐貴，杉本 幸弘，芹澤 久（4） アルミニウム合金／ CFRTP重ね異材接合・接着継手の腐食疲労特性に関する検討（公社）日本金属学会 2023年秋期 第173回講演大会，富山（2023.9.19-26）
芹澤 久，藤田 栄（5） F82H/SUS316L異材継手の水腐食特性に関する基礎的検討（公社）日本金属学会 2024年春期 第174回講演大会，東京（2024.3.12-15）
芹澤 久，中里 直史，森 裕章，岸本 弘立，中島 基樹，野澤 貴史（9） 国際会議講演（1） Evaluation on Joint Performances of Advanced Multi-Material Dissimilar Lap Joints
THERMEC'2023（12th International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced
Materials）, Vienna, Austria（2023.7.2-7）
H. Serizawa― 215 ―

（10） 国内会議講演（1） 点熱源を用いた鉄鋼マグ溶接の，溶込み形状解析手法の適用 −溶込み解析におけるアーク
圧力径と溶滴投入深さに関する検討−（一社）溶接学会・軽構造接合加工研究委員会・第141回委員会，東京（2023.6.2）
岩下 一晶，岡本 努，福川 考司，玉置 玲奈，高木 文貴，宮坂 史和，芹澤 久（11） 解説・総説（1） 幅広いアプローチ（BA）活動における核融合炉構造材料開発
J. Plasma Fusion Res., 100, 2（2023）, 77-102.
野澤 貴史，阮 小勇，芹澤 久，森 裕章，原 正憲，近田 拓未，他
（12） 著書（1） 革新構造材料とマルチマテリアル 下巻
オーム社，（2023），分担執筆，193-201.
芹澤 久

プロジェクト成果総覧（2） 革新構造材料とマルチマテリアル 上巻
オーム社，（2023），分担執筆，107-115.
芹澤 久

技術概論

（3） Welding and Joining, Innovative Structureal Materials
Springer,（2023），分担執筆，127-222.
Y. Hirata, H. Fujii, C. Sato and H. Serizawa（15） 受賞（1） 功労賞（一社）溶接学会
芹澤 久

軽構造接合加工研究委員会（2023.06.02）（17） 外部資金（単位：千円）

科学研究費補助金（1） 基盤 C

マルチレーザ加工技術を用いた先進パワー半導体用ヒートシンクシステムの創成

芹澤

久

1,430

（1）

車体部分の溶接継手部の最適化技術の開発（アルミ溶接の溶込み深さと熱割れ現象をシミュレー
ションする技術の開発）

芹澤

久

4,087

（2）

原型炉ブランケット接合部の腐食挙動に関する研究

芹澤

久

455

（3）

車体部分の溶接継手部の最適化技術の開発（アルミ溶接の溶込み深さと熱割れ現象をシミュレー
ションする技術の開発）

芹澤

久

6,306

民間等との共同研究― 216 ―

受託事業
（1）

溶接・接合プロセス解析／固相接合の開発技術者養成に係る特別講座（NEDO 特別講座）

芹澤

久

1,250

芹澤

久

450

学術相談
奨学寄附金
（1）

4．8

教育

氏名：芹澤

久

（1） 大学院等講義科目（1） 全学教育推進機構

学問への扉（ものづくりサイエンス「強くて軽い新聞紙橋を設計しよう」）（3） 博士論文（副査）（1） ジネスエンジニアリング専攻，夏 允幸

4．9

二相ステンレス鋼レーザ溶接部におけるオー
ステナイト相の析出挙動と継手特性に及ぼす
その影響

社会貢献

氏名：芹澤

久

（1） 学会役員（1） （一社）日本原子力学会

和文・英文論文誌編集委員会
第 8 分野副委員長（2） （一社）日本溶接協会

溶接情報センター運営委員会（3） （一社）日本溶接協会

溶接情報センター委員会（4） （一社）日本溶接協会

試験問題 DB 検討ワーキング委員（5） （一社）日本溶接協会

出版委員会（6） （一社）日本溶接協会

広報ワーキング委員（7） （一社）日本溶接協会

溶接技術者交流会（8） （一社）日本溶接協会

学識会員― 217 ―

委員長

委員

委員

運営グループ委員

（9） （一社）日本溶接協会 日本溶接会議

日本溶接会議第 10 委員会

委員（10）（一社）日本溶接協会 日本溶接会議

日本溶接会議第 3 委員会

委員長（11）（一社）溶接学会

溶接構造研究委員会（12）（一社）溶接学会

軽構造接合加工研究委員会

幹事
幹事（2） 国際会議委員（1） THERMEC'2023（12th International
Conference on Processing & Manufacturingof Advanced Materials）

International Advisory Committee（2） The 21st International Conference on
Fusion Reactor Materials（ICFRM-20）

Technical Program Committee（5） 国・自治体・公益法人等への貢献（1） （公財）スズキ財団

審査委員（2） （国研）量子科学技術研究開発機構

核融合炉工学研究委員会
原型炉設計・工学 R&D 専門部会専門委員（3） 核融合科学研究所

共同研究員

4．10

全国共同利用に関する研究（1） 令和 5 年度共同研究員と研究テーマ
氏名：芹澤

久

一般公募研究課題（1） 岸本弘立

室蘭工業大学

先進パワー半導体ヒートシンクシステム用のSiC- タングステン異材接合技術に関する研究（2） 永井哲平

室蘭工業大学
大学院工学研究科

先進パワー半導体ヒートシンクシステム用のSiC- タングステン異材接合技術に関する研究（3） 伊瀬公哉

室蘭工業大学大学院

先進パワー半導体ヒートシンクシステム用のSiC- タングステン異材接合技術に関する研究（4） 宮坂史和

大阪大学大学院
工学研究科

粒子法による FSW プロセスモデルと力学モデルの連成手法の開発（5） 松田朋己

大阪大学大学院工学研究科

三次元構造理解に基づく異種材料接合部高信頼化組織制御― 218 ―

（6） 小椋智

大阪大学大学院工学研究科
マテリアル生産科学専攻

異材接合のプロセス制御による高度化に関する研究（7） 遊佐泰紀

電気通信大学大学院
情報理工学研究科
機械知能システム学専攻

アイソジオメトリックアナリシス（IGA）
による溶接接手破壊問題解析の基礎研究（8） 乙黒雄斗

東京理科大学創域理工学部
機械航空宇宙工学科

アイソジオメトリックアナリシス（IGA）
による溶接接手破壊問題解析の基礎研究（9） 岡田裕

東京理科大学創域理工学部
機械航空宇宙工学科

アイソジオメトリックアナリシス（IGA）
による溶接接手破壊問題解析の基礎研究― 219 ―

JFE ウエルディング協働研究所

JFE ウエルディング協働研究所
4．1 研究概要
2023 年度で設置から 2 期 6 年目を迎えた JFE ウエルディング協働研究所では、溶接・接合に関わる現象解明、新溶接技術探求、新溶接材料開発、シミュレーション技術の開発など基礎から応用に渡る複数の研究プロジェクトを、工学研究科との連携の下、継続的に進めてきた。2023 年度は、これまでのプロジェクト継続テーマに加えて、3D 積層造形の素材鉄粉開発に向けた新たなテーマにも取り組んだ。
4．2 研究課題
1．アーク現象の解明、アークシミュレーションモデルの構築
2．最先端接合技術の実用にむけた現象把握
3．実用化を視野に入れた研究開発
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．アーク現象の解明とアークシミュレーションモデルの構築
J-STAR®（JFE Spray Transfer Arc）溶接では、直流正極性、微量の希土類元素の添加により、アークプラズマの安定化と極低スパッタ化を実現した JFE スチールのオリジナル溶接技術である。
J-STAR® 溶接における溶接金属および HAZ の機械的特性の予測システムの構築を目指し、J-STAR®
溶接の特徴を反映したアークシミュレーション技術の開発に取り組んできた。これまでに V 形開先における多層溶接の溶込み形状の傾向の再現は達成できていたが、さらに溶込み深さの推定精度を上げるために、J-STAR® 溶接における埋もれアークのシミュレーション再現、埋もれ形状の計測・定量化を行い、シミュレーションの妥当性の検討を行った。
自動車足回り溶接部品では、化成処理被膜性の観点から溶接スラグの発生しない純アルゴンガス
シールドのミグ（MIG：Metal Inert Gas）溶接が指向される。しかし、一般にミグ溶接ではアーク現
象や溶滴移行現象が不安定となることが知られており、スラグレス化と安定的なプロセスの両立が難しい。この問題に対して、新たな電流波形制御によりミグ溶接の溶滴移行を周期的な短絡移行とした J-SKY MIGTM 溶接では、スラグレスかつ良好なビード形状が達成できる。ただし、提案した電流波形がミグ溶接現象の安定化に寄与する機構については不明であり、これを実験的に明らかにすることは難しい。そこでアーク空間を解く格子法と溶融金属挙動を解く粒子法を組み合わせた連成計算手法によって、提案された電流波形に応じた溶滴移行現象の数値シミュレーションに取り組んでいる。パルス電流による溶滴移行制御の基礎現象が定量化可能な数値解析モデルを構築し、外乱を模擬したパラメトリックスタディに対応可能なモデルへと拡張した。それにより、外乱によるアー
ク長の変化を想定した数値シミュレーションが可能となり、アーク長による熱源特性変化が溶滴移行形態に及ぼす影響を明確化できた。
2．最先端接合技術の実用にむけた現象把握
レーザ溶接の厚板溶接への適用を考える場合、十分な溶込み深さの確保と安定的な溶接現象の両立が課題となる。これを両立できる可能性の一つに真空環境での溶接施工がある。ただし、実応用を念頭におくと、出来るだけ低真空で達成できる方が好ましい。そこで、高輝度 X 線透過装置を用い、幅広い真空度（100Pa 〜 1500Pa）の下でレーザ溶接透過観察を実施した。これにより、レーザ
溶接溶融池の湯流れ、キーホール形状の変動、溶融池内部の温度分布、固液境界における挙動の変化が詳細に把握できた。大気圧下を含め真空度が低い場合に飛散するスパッタは溶融池の周期的な― 221 ―

振動によって溶融池後方の固液境界から融液が押し出され発生すること、750Pa 以下に真空度を上げると溶融現象が安定化することがわかった。これらの現象変化にはキーホール内の金属蒸気によるレーザ光の干渉が強く関わっていることが判明した。さらに、溶融池振動に着目し、遷移圧力を決定する支配因子の検討を行った。
3．実用化を視野に入れた研究開発
超高層ビル低層階で用いられる 4 面ボックス柱は、4 面スキンプレートの内側にダイヤフラムを配した構造要素であり、いずれにも極厚鋼板が用いられる。施工効率の観点から大入熱溶接が用いられていることに加え、溶接線が近隣で 3 次元的に交差する施工であり、鋼板は非常に過酷な熱履歴に曝される。これにより、この溶接構造の HAZ には溶接残留応力と局所脆化域が複雑に分布する。
これを実験的に把握することは不可能であるため、4 面ボックス柱の大入熱組立て溶接の工程すべてに渡るシミュレーションを目的とし熱弾塑性の連成解析モデルの構築を行っている。1 線溶接に対する温度履歴の実験計測結果を基に、解析のパラメータチューニングが完了し、大入熱溶接が 3線交差する複雑な残留応力分布、HAZ が受ける熱履歴マップが解析できるツールが完成した。これにより残留応力分布に加えて、局所的な温度サイクルから予測される熱影響部の材料組織・靭性の双方から 4 面ボックス柱構造の破壊危険箇所の事前特定が可能となった。このツールを用い、エンドタブ使用による溶接始終端部における残留応力の緩和など、構造安全性の観点で合理的な実施工条件の検討を行った。
カーボンニュートラル社会に向けたエネルギーメディアの変革が迫る現在、液体アンモニアや液体 CO2 などの低温貯槽タンクのニーズが高まっている。次代の低温貯槽タンク用鋼材には、タンク大型化に向け高強度化にニーズがある一方で、供用温度における靭性確保が重要となる。一般に、
鋼材あるいは溶接継手に対する要求靭性は欠陥評価に基づき決定されるが、その場合に溶接構造体の溶接残留応力は外力に重畳する破壊駆動力となる。従って、溶接線が交差するような実際のタンク構造の溶接残留応力の把握が重要となるが、個々の実タンクで溶接残留応力を実験的に計測することは不可能である。そのため、熱弾塑性計算により実タンク施工のデジタルツインを構築し、タンク設計ごとに溶接残留応力が把握できれば、要求靭性値が把握でき、鋼板開発の目標が明確になる。こうした背景から、実タンク施工のデジタルツインを可能とする解析手法の構築に着手した。
現状、計算モデル構築のためのパラメータチューニングの段階であるが、残留応力の機械的（予ひずみ）除去による残留応力の低下代、それに及ぼす鋼材の初期特性の影響も含めて検討を進めている。
（2）研究に対する自己評価
協働研究所発足 6 年目として、継続的に取り組んでいる種々の課題において着実に成果が上がっている。最先端接合技術では、真空下でのレーザ溶接技術において基礎的ではあるが実応用を支える現象知見が得られた。実用化を視野に入れた研究開発では、建築 4 面ボックス柱の大入熱組立て
溶接の工程シミュレーション技術構築が完了し、実用段階に移行している。この建築 4 面ボックス
柱の組立て工程シミュレーション技術を基礎として、現在ニーズの高まっている低温貯槽タンクの溶接施工のデジタルツインを目標とした取組みに着手した。
これまでは「溶接」をキーワードとしたプロジェクトテーマが主体であったが、3D 積層造形の素材鉄粉開発に向けた新たなテーマに着手した。開発に到達したテーマの終了、新たな分野へのテーマ拡大と、協働研究所の取組みが時代変化に対応した継続的循環に入ったと評価している。
4．4 教育に対する自己評価
協働研究所で進めてきた研究プロジェクトを発展させ、JFE スチールの若手研究員が社会人ドク― 222 ―

ターコースへ入学、博士学位取得を目指している。今後も継続的に若手研究員の社会人ドクターコー
スへの入学に向けた研究プロジェクトの設定・支援を行っていく予定である。
4．5 社会貢献に対する自己評価
本協働研究所の副所長である田川招へい教授は溶接・破壊分野において学協会における積極的な活動によって社会貢献を行っている。日本鉄鋼協会、日本材料学会主催の疲労・破壊・破壊力学に関わる社会人セミナー、日本溶接協会の溶接管理技術者資格認定に関わる講習会講師など、技術者教育を通じて国内工業界の人材育成に貢献している。加えて、日本溶接協会の理事、溶接接合工学振興会の役員を務め、国内の溶接技術振興のための仕組み作りに努めている。また、ISO TC164（金属材料の機械試験）の日本代表委員を務めており、国内で策定した破壊靭性試験方法の ISO 化など、規格整備の観点で国内基盤技術の国際化に貢献している。

― 223 ―

ダイヘン溶接・接合協働研究所

ダイヘン溶接・接合協働研究所
4．1 研究概要
ダイヘン溶接・接合協働研究所は、溶接・接合分野の革新的な高機能化・高効率化に向けた技術開発を目指して 2019 年 4 月に設置され、2022 年度より二期目を迎えた。接合科学研究所と工学研究科における学術的知見とダイヘンが有する溶接・接合技術および溶接機器制御技術の融合により、モノづくりに変革をもたらす世界トップレベルの溶接・接合技術の共同研究に取り組んでいる。
固相抵抗スポット接合法（Cold Spot Joining：CSJ）の研究開発では、自動車製造において軽量化
素材の筆頭である 1 GPa 超の超高張力鋼において適用可能な接合プロセスの研究開発と実用化に取り組んでいる。可視化技術を用いた溶接プロセスの監視および応用技術の研究開発では、大学が有する知見とダイヘンのシステム開発力を融合させ、レーザ超音波技術を活用した溶接欠陥の非接触検査の確立と実用化に取り組んでいる。
また、若手技術者に共同研究を通じた学位取得を奨励し、溶接機器制御の観点だけでなく、アー
ク物理や冶金的観点での技術開発もできる技術者への成長を促している。
本研究所においては、以上の取り組みを通じて、産学共創による革新的な接合技術の開発と、世界に通用する技術者育成を推進している。
4．2 研究課題
1．固相抵抗スポット接合法の研究開発
2．可視化技術を用いた溶接プロセスの監視および応用技術の研究開発
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．固相抵抗スポット接合法の研究開発
産業界への適用を想定した定置式の固相抵抗スポット接合システム試作機を完成させた。加えて、従来の抵抗スポット溶接を超高張力鋼に適用すると、900 MPa をピークとして母材強度が高くなるにしたがって十字引張強度が低下していくという課題に対し、最高強度 1.2 GPa の超高張力鋼においても母材を溶融させない低温での接合によって接合部の脆化を抑制し、高い十字引張強度を達成
しその破断形態もプラグ破断となる接合プロセスの確立に成功した。現在、本接合法の適用範囲の拡大を目論見、鉄・アルミ異材接合における接合プロセスの最適化および接合部の強度評価に取り組んでいる．また、社会人博士課程に 1 名入学し、より研究を加速させようとしている。
2．可視化技術を用いた溶接プロセスの監視および応用技術の研究開発
レーザ超音波法を活用したインプロセスで溶接内部欠陥を検出する技術の研究開発を進めている。自動車業界での実用化を目標に、自動車製造で課題となる薄板亜鉛めっき鋼板の溶接時に生じる、ブローホールと呼ばれる内部欠陥を検出するロボットシステムの開発に取り組んでいる。検出プログラムを見直すことで 1 断面あたり 0.1 s の検出を実現し、より高速な検査に対応できるようになった。また、新たな検出手法として欠陥による超音波の到達遅延を評価する方法を開発した。
従来の強度の減衰を評価する方法は、超音波の受信感度の影響で検出に誤判定が発生することがあったが、この方法では誤判定を少なくすることができた。この結果を元に、論文投稿、国際会議や講習会での講演等、広報を主体に活動した。
（2）研究に対する自己評価
協働研究所における活動が二期目を迎え、従来研究テーマの研究成果は成熟し、斬新かつ重要な― 225 ―

知見・成果を得られたと同時に、新規研究テーマを追加し活発に活動できたと評価している。固相
抵抗スポット接合法の研究開発においては、抵抗スポット接合の課題を解決する超高張力鋼における高い十字引張強度とプラグ破断を実現し、レーザ超音波法を活用したインプロセスでの溶接内部欠陥検出においては検査速度の高速化と欠陥誤判断を少なくする新たな欠陥検出アルゴリズムを開発できた。二期目三年目を迎えにあたり、今後も新たに実用的なテーマや挑戦的なテーマを追加していく予定である。
4．4 教育に対する自己評価
本協働研究所所属研究員が IIW2023 年次大会に多数参加し、協働研究成果を海外に発信すると同時に、海外技術者・研究者との交流を深めた。ディスカッションを通じて自身の研究成果に対する自信を深めるとともに、他者の研究活動に触れることで自己啓発にも繋がり、若手技術者の育成に対しても大きな成果が得られたと考えている。また、大阪大学のクロス・アポイントメント制度に沿って 2021 年度から当社若手女性技術者が特任助教として採用されており、継続的に研究活動に勤しんでいる。今後も、大阪大学におけるダイバーシティ環境の改革に貢献しつつ、若手技術者の育成をますます活性化していく所存である。
4．5 社会貢献に対する自己評価
本協働研究所の副所長である恵良哲生招へい教授、ならびに門田圭二招へい准教授は、アーク溶
接法と機器、アーク物理の分野で積極的な社会貢献を行っている。恵良哲生招へい教授は、溶接学会理事、軽金属溶接協会理事をはじめ、日本溶接協会、および溶接接合工学振興会を含めて各種委員を務めており、学術界の発展と溶接技術の普及に貢献している。また、各種講演会やシンポジウ
ムの講師、および大学の非常勤講師を通じて、溶接法・機器の基礎から最新の溶接技術の普及・啓蒙と人材育成にも携わっている。門田圭二招へい准教授は、溶接学会の溶接法研究委員会の幹事を務め、学術面から溶接技術の発展に貢献している。また、学会誌の編集委員やセミナー講師の他、溶接協会の教育委員にも参加し、溶接技術の啓蒙、教育にも貢献している。

― 226 ―

日本製鉄ものづくり未来協働研究所

日本製鉄ものづくり未来協働研究所
4．1 研究概要
日本製鉄ものづくり未来協働研究所は、鉄鋼材料を用いたものづくりの未来を拓く革新的な溶接・接合技術の開発を目指し、2021 年 4 月に設置された。本協働研究所では、接合科学研究所および工学研究科マテリアル生産科学専攻の有する世界最先端の溶接・接合研究と日本製鉄株式会社の有する鉄鋼材料技術を融合させ、鉄鋼材料のもつ素材としての潜在能力を最大限発揮させる溶接・接合技術の研究開発に取り組んでいる。
具体的には、先進鉄鋼材料の溶接・接合技術を確立すべく、高性能鋼材のアーク溶接現象および溶接部での冶金現象の解明に取り組み、それに基づく溶接部の組織および特性制御に関する研究を進めている。また、超高強度鋼板の非溶融接合技術の開発に取り組み、その接合現象の理解と特性評価を進めている。
また、これらの取り組みを通じ、若手研究者には学位取得を奨励するとともに、大学教員、学生との積極的な交流を促し、より広い技術的視野と深い知識の獲得を図っている。
本協働研究所は、このように産学連携による将来のものづくりに資する溶接・接合技術に関わる研究開発とその中核となる研究者の育成を推進している。
4．2 研究課題
1．先進鉄鋼材料の利用拡大に資する溶接・接合プロセスの研究開発
2．先進鉄鋼材料溶接構造物の信頼性向上に資する溶接・接合冶金の研究開発
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
本協働研究所での研究成果を以下に記載する。
1．高強度鋼板の非溶融接合技術の開発
非溶融接合である線形摩擦接合（LFW）は低温での接合が可能であるため、熱の影響を受けやすい高強度鋼板やめっき鋼板への適用が期待される。今年度は昨年度に引き続き自動車のテーラード
ブランクを想定し、超高強度鋼板の LFW 特性について検討を行った。LFW では接合条件適正化により、接合部の硬化や軟化が比較的少ない硬さ分布が得られるメリットがある。LFW 継手の接合条件の適正化による成形高さ改善について取り組みを進め、接合条件と成形性に関する知見を着実に蓄積した。次年度は、LFW の特徴を生かして、超高強度鋼板の接合部のさらなる特性向上に向けた研究を進める予定である。
2．高性能鋼材のアーク溶接現象の解明
ガスメタルアーク溶接における溶接金属へのガス吸収挙動の解明に取り組んでいる。昨年度は溶
融池近傍の酸素分圧に着目し検討を行った。その結果、アウターガス（炭酸ガス）由来の二酸化炭素が電極近傍の渦により溶融池直上に巻き込まれ解離することを明らかにした 1）-6）。また、解離した酸素は溶融池へ巻き込まれジーベルトの法則に基づき溶接金属中の酸素量を増加させることを明らかにした 2）, 5）。本年度は溶滴の温度に着目し、電流極性変化時の温度変化のメカニズムを実験的に評価した。TIG を用いた検討から、EP 極性とした場合に EN 極性と比較し、熱量が大きくなることを明らかにした。これは、電子の放出による冷却のためであると想定された 7）, 8）。次年度は、溶滴の温度や形態が溶滴の吸収する酸素量に与える影響を評価する。

― 227 ―

3．高性能鋼材の溶接冶金現象の解明
高温で使用される高合金耐熱鋼 Alloy800H の時効脆化割れ機構の解明に取り組んでいる。昨年度
までに Ti および Al 量を変化させた Alloy800H を用いて時効脆化割れ感受性評価指標である限界き
裂開口ひずみを評価した結果、割れ感受性は時効時間および Ti + Al 量増加に伴って高くなり、組
織変化を再現したモデルでの FEM 解析の結果、割れは粒界近傍でのひずみ集中に起因して発生したと考えられた 9）, 10）。さらに組織解析モデルにマクロなクリープ解析を掛け合わせ、時効脆化割れ発生予測モデルへ拡張可能であることを示した 11）。今年度は不純物元素である P に着目し、割れ感
受性への影響を明らかにした。次年度は S ならびに長時間時効の割れ感受性への影響を調査し、予測モデルの高精度化を図る予定である。
Ni 基合金では溶接熱影響部に発生する液化割れ発生が問題となる場合が多いため、その現象の解
明と支配要因の特定に取り組んでいる。支配要因の一つであると考えられる粒界性格が液化割れ感
受性に及ぼす影響を Nb および C を変量した Ni 基合金 Alloy625 を用いて評価した。対応粒界頻度への圧下率、熱処理時間、成分の影響を調査し、かつ対応粒界では溶接熱サイクル下での溶融温度が最も高いことを明らかにした 12）, 13）。加えて粒界性格と局所液化との関係を調査した結果、割れはランダム粒界で発生し、対応粒界ではほとんど発生しなかった 14）。さらに C 変量材において C 量増加に伴い割れ感受性は小さくなり、かつ割れはランダム粒界にて優先的に発生し、対応粒界では伝播が抑制されていた。次年度は Alloy825 の液化割れ感受性評価へ展開していく予定である。
4．レーザ溶接法の適用研究
レーザ溶接は非接触で片側アクセス可能であり、また溶接部幅も細い特徴がある。そのためスポット溶接に比べて自動車部材の溶接用フランジ細幅化による車体軽量化が可能となる。一方、鋼板高強度なハイテン材のように高炭素鋼の鋼板端部近傍をレーザ溶接すると凝固割れが発生する場合がある。本研究では高炭素鋼の凝固割れ現象のメカニズム解明に取り組んだ。
S45C のレーザ・メルトラン溶接を行い、溶接線が鋼板端部に近づくほど割れが発生しやすいことを確認した。破面のほとんどの領域は液膜に覆われたデンドライト組織を呈しており、凝固割れが発生したと考えられるが、凝固割れの起点は、試験片裏面側の残留液膜が少ないデンドライト組
織の領域であると推察された 15）。
また薄鋼板端部のレーザ溶接の熱弾塑性有限要素法シミュレーションを行った。その結果、溶接開始位置付近で凝固温度通過後に塑性ひずみ増分が生じる傾向が確認でき、これが凝固割れと関係しているものと考えられた。さらに塑性ひずみ増分は溶接線のオフセットの影響を受け、オフセッ
トが大きくなると塑性ひずみ増分が小さくなっていた。これは、オフセットが大きくなると割れが生じにくくなる傾向とも対応していると推定された 16）, 17）。
＜関連発表文献＞
1） Yuki ASAI，Hisaya KOMEN，Manabu TANAKA，Masashi NOMOTO，Kotaro WATANABE，
Takahiro KAMO Investigation for Oxygen Transfer Mechanism During Gas Tungsten Arc Welding
with Carbon Dioxide Gas ，溶接学会論文集,Vol. 41（2023）No. 2 pp49s-52s.
2） 浅井祐輝，古免久弥，田中学，野元将志，渡邊耕太郎，加茂孝浩 炭酸ガスを用いたガスタン
グステンアーク溶接中における酸素吸収過程の実験観察 溶接学会全国大会講演概要 第111集
278-279．
3） Yuki Asai, Hisaya Komen, Manabu Tanaka, Masashi Nomoto, Koutaro Watanabe, Takahiro Kamo
Analyses of Oxygen Concentration on Anode Surface in Gas Tungsten Arc Welding Using CO2 Gas
2022 MRS Spring Meeting & Exhibit MF01. 11.12.
4） 浅井祐輝，古免久弥，田中学，野元将志，渡邊耕太郎，加茂孝浩 炭酸ガスを適用したガスタ― 228 ―

ングステンアークにおける二酸化炭素の挙動に関する検討 スマートプロセス学会 学術講演会
セッション2-7．
5） 浅井祐輝，古免久弥，田中学，野元将志，渡邊耕太郎，加茂孝浩 炭酸ガスを用いたガスタ
ングステンアーク溶接中における酸素吸収過程の実験的調査 材料とプロセス Vol. 35 No. 2（2022）ROMBUNNO. 131.
6） Y. Asai, H. Komen, M. Tanaka, M. Nomoto, K. Watanabe, T. Kamo Experimental study of oxygen
absorption behavior in gas tungsten arc using carbon dioxide ISPC25,京都，2023年5月．
7） 浅井祐輝，古免久弥，田中学，野元将志，渡邊耕太郎，加茂孝浩 ティグ溶接中のタングステ
ン電極保有熱量の実験計測 2023秋季溶接学会全国大会ポスターセッションP05．
8） Yuki Asai, Hisaya Komen, Manabu Tanaka, Masashi Nomoto, Koutaro Watanabe, Takahiro Kamo
Experimental Measurement of Heat Amount of Tungsten Electrode in GTA welding MRM2023，京都，2023年12月．
9） 野村謙信，山下正太郎，才田一幸，小簿孝裕，浄徳佳奈，平田弘征， 耐熱合金溶接部の時効脆化割れに及ぼすミクロ組織要因の影響 溶接学会全国大会講演概要 第109集 68-69．
10） 野村謙信，山下正太郎，才田一幸，平田弘征，小簿孝裕，浄徳佳奈， 耐熱合金溶接部の時効脆化割れに及ぼす粒内硬化の影響 溶接学会全国大会講演概要 第111集 174-175．
11） 山下正太郎，野村謙信，浄徳佳奈，平田弘征，才田一幸，小簿孝裕，山田健太， 800H溶接部における時効脆化割れの発生予測 溶接学会全国大会講演概要 第113集 114-115．
12） 前嶋 基志，門井 浩太，井上 裕滋，浄徳 佳奈，小薄 孝裕 Ni基合金溶接熱影響部における粒界
液化と粒界性格分布の関係 溶接学会全国大会講演概要 第109集 66-67．
13） 中森 雄大，門井 浩太，浄徳 佳奈，小薄 孝裕 Ni基625合金の粒界溶融現象とその支配因子 溶
接学会全国大会講演概要 第111集 172-173．
14） 門井 浩太，中森 雄大，山田健太，小薄 孝裕 Ni基625合金における粒界性格と液化割れ現象の関係 溶接学会全国大会講演概要 第113集 112-113．
15） 洪 聖旻，植村 幹太，三上 欣希，德永 仁寿，富士本 博紀，伊藤 和博 Effect of Offset Distanceon the Solidification Crack Initiation in the Carbon Steel Plate for the Melt-run Laser Welding 溶接学会全国大会講演概要 第113集 62-63．
16） 植村 幹太，Hong Seong Min，三上 欣希，伊藤 和博，德永 仁寿，富士本 博紀 高炭素鋼薄板の端部レーザ溶接における凝固割れに関する数値シミュレーション 日本機械学会M&M2023材
料力学カンファレンス Vol.2023 Page. ROMBUNNO. MM1002（2023）.
17） 三上 欣希，植村 幹太，ホン ソンミン，伊藤 和博，徳永 仁寿，富士本 博紀 高炭素鋼薄板の端部レーザ溶接における凝固割れ発生挙動に関する検討 溶接構造シンポジウム2023講演論文
集．
（2） 研究に対する自己評価
本協働研究所の設立 3 年目である 2023 年度は、設定した研究テーマそれぞれに対し一定以上の重要な成果が得られ、次期 3 か年で取り組むべき方向性や克服すべき残課題を明確にできたと評価する。例えば、高強度鋼の非溶融接合技術開発については、前年度までに知見した FLW 特有の硬化・軟化の小さいフラットな硬さ分布に着目して成形性の向上効果について検討を重ね、接合条件による硬さ分布の制御について着実に知見を蓄積した。今後は、成形性を含む継手に求められる各種特性の向上に向け、さらなる研究の進展が期待される。また、レーザ溶接、アーク溶接における溶接
現象や、溶接部に発生する様々な「割れ」について、高度な計測・観察及び組織解析・計算技術を組み合わせたアプローチにより、新たな知見が得られており、継続した研究が望まれる。
2024 年度以降は、本年度の研究テーマを一層加速させるとともに、新たな研究テーマも設定して― 229 ―

いく予定である。
4．4 教育に対する自己評価
本協働研究所に所属する招へい研究員 2 名が博士後期課程に在学し、接合科学研究所教員の指導の下、学位取得に取り組み、うち 1 名が 2023 年度に学位を取得。これ以外にも研究者が積極的に大学教員および学生との技術議論の機会をもつ等、教育の観点からは期待を超える成果が得られていると評価する。次年度以降も本協働研究所を若手研究者の育成の拠点として積極的に活用してゆく予定である。
4．5 社会貢献に対する自己評価
本協働研究所の招へい教員ならびに招へい研究員は、一社）溶接学会や 一社）溶接協会の様々な委員を務めるとともに、学会での講演や論文投稿を積極的に行い、溶接・接合技術の普及ならびに発展、さらにはこれら活動を通じ、日本のものづくりの技術の発展に大きく貢献していると評価する。

― 230 ―

大阪富士工業「先進機能性加工」共同研究部門

大阪富士工業「先進機能性加工」共同研究部門
4．1 研究概要
近年の地球資源・環境問題の高まりとともに、カーボンニュートラル・脱炭素社会への動きが加速しており、自動車、鉄道などの輸送機器、ロケットなどの宇宙構造体、微細エレクトロニクス電子機器など多くの産業分野で、工業製品の小型・軽量化、省エネ・省資源化の要求が激しさを増してきて、それらの材料に対して付加価値の高い機能を効率的に付与することのできる先進機能性加工が求められている。
本共同研究部門は、接合科学研究所が有するレーザ加工や材料科学などの先進加工技術と大阪富士工業株式会社が有する製造技術を融合し、微細から長大までの広範な構造物に様々な先進機能を付加する「先進機能性加工」技術を開発することを目的としている。
具体的には、半導体レーザ、ディスクレーザ、ファイバーレーザなどを用いたレーザクラッティ
ング法による機能性材料の効率的表面処理法の開発および純銅などの難溶接材の接合など新しい
レーザ加工技術の開拓を行い、最終的には開発した技術を応用した次世代機能性加工技術の実用化を目指している。
4．2 研究課題
1．レーザクラッティング法による材料表面機能高度化技術の開発（1）レーザクラッディングに関する基礎研究（2）レーザクラッディングに適したレーザ装置及びプロセス技術の開発
2．各種部品への表面機能高度化技術の確立（1）各種材料への表面機能化に関する基礎研究（2）各種材料への表面機能化に適した装置とプロセス技術の開発
3．表面改質技術とレーザ技術との複合化
4．レーザアディティブマニュファクチャアリング（LAM）技術の確立
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．レーザクラッティング法による材料表面機能高度化技術の開発―モルテンプール型レーザコーティングの基礎的研究―
大型部品のレーザクラッディングにおいてはさらなる高速化が必要とされている。DOE（回折光学素子）を用いたビーム成形により従来の円形ビームから様々なビームプロファイルを作成し、その効果を検証するため最大出力 10 kW の高出力ファイバーレーザを用いた大面積高速レーザクラッ
ディング法の開発研究を行っている。
これまでにレーザによる伝熱効果を加味したサイド強調ビームを作成しその効果を確認し、さらなる大面積高速クラッディングを可能にするために、大型ボイラーパネルへのレーザクラッディン
グ施工技術の開発を行ってきた。
本年度は開発したレーザークラッディングシステムを使用し、大面積のボイラーパネルに対して、施工を行い。耐食性、耐摩耗性等の物性評価で使用可能なレベルになった。

― 231 ―

2．小径、薄板部品への表面機能高度化技術の開発―非モルテンプール型レーザコーティングの基礎的研究―
小径、薄板材料への表面機能化に適した装置とプロセス技術の開発を目指し、微量粉末を効率よく成膜できる直噴型半導体レーザクラッディング方式を開発し研究を進めている。本方式では少量の粉末供給を中心軸に配置し、レーザを周囲から集光して粉末を直接にレーザで溶融するマルチレーザ方式により、基板に与える熱影響を著しく低減することができ、薄板部品に対しても熱影響を抑制してコーティングできる。
本年度はさらなる大出力化に向けた開発研究を行った。
3．難溶接材料の接合加工法の開発
純銅は温度によりレーザの吸収率が変化するため、近赤外線レーザでは安定な溶接が困難とされてきた。本研究では青色半導体レーザの高出力化に取り組み、これまで 200 W クラスの青色半導体
レーザによる純銅薄膜の溶接に成功した。さらに高温領域における純銅の光吸収率変動因子の解明に関する研究を進めている。
4．レーザアディティブマニュファクチャアリング（LAM）技術の開発
これまでの基礎研究の成果を LAM 技術へ応用し純銅の積層造形を行っており、青色半導体レーザを用いたマルチビーム照射式 LMD 法による純銅皮膜の高速形成技術を開発してきた。本年度は純銅のクラッディングにおける供給粉末の粒径分布の影響について研究を行うとともに、純銅のワ
イヤー型レーザクラッディング法の開発を行った。
（2）研究に対する自己評価
本研究部門は高出力半導体レーザ、ディスクレーザ、ファイバーレーザなどを用いた先進機能性
加工に関する研究を行っている。
1．研究の独自性
半導体レーザは既存レーザ中では最も電気−光変換効率が高く、コストパフォーマンスの高いレーザであり、構造的に簡単なため、表面熱加工を必要とする産業用には最も適していると考えられる。半導体レーザを多数個集合させて高出力化し材料加工を行うことは従来より行われてきたが、本研究では個々の半導体レーザを効率的に配置することによりビームプロファイルを自由に変更することができる。これにより効率的な表面熱加工を行い、処理品質や速度の向上と装置の低価格化の両立を目指している。
大出力レーザを用いた研究では、大型部品に対する実用化研究を行っている。実用化を目指して
DOE（回折光学素子）を用いた大面積高速クラッディングの実用化研究を行い、産業化に寄与することを目指している。
また、青色半導体レーザを用いた高出力加工装置の開発と表面機能化への応用の試みは、世界的にも新しい試みであり、本研究では純銅などの難溶融材に対する応用展開を目指すとともに、3D造形への応用研究も行っている。
2．研究レベル研究成果は国内では溶接学会、レーザ加工学会、レーザー学会および学会付置の各種研究委
員会で発表を行っている。国外ではレーザ加工に関する世界最大級の国際会議である ICALEO（International Congress on Applications of Lasers and Electro-Optics）や光応用における世界的学会である SPIE-The International Society for Optics and Photonics 主催の Photonics West などにおいて発表を行っ― 232 ―

ている。
3．研究成果の社会への貢献
一般社団法人レーザプラットフォーム協議会の理事として、啓発セミナーやレーザ加工技術者講習会などを通じ、ものづくり中小企業に対するレーザ加工の安全啓発活動を行っている。
4．4 教育に対する自己評価
本共同研究部門には学生は在籍せず講義も実施していない。
4．5 社会貢献に対する自己評価
1．国内外での学会活動
国内活動では、溶接学会、応用物理学会、日本銅学会、スマートプロセス学会およびレーザー学会に参加し、合計 5 件の発表を行った。
さらに、投稿した論文が高い評価を受け、レーザ加工学会よりレーザ加工学会ベストオーサ―賞を受賞した。
国際会議では、42nd ICALEO、MRM2023/IUMRS-ICA2023 および Photonics West 2024 にて合計 3件の発表を行った。
2．産学連携大阪富士工業株式会社と連携し、令和 3 年度に近畿経済産業局の戦略的基盤技術高度化支援事業の採択を受けた、「高耐食、高効率、低コストのボイラー管被膜を実現する飛行中粉末溶融型レーザー
クラッディング工法の開発」の最終年度を完遂した。また、その他の企業ともレーザクラッディン
グ技術に関する共同研究および技術相談やアドバイスを行った。
3．その他社会貢献
一般社団法人レーザプラットフォーム協議会の理事として、近畿地方の公設試や企業、大学の協力を得て、ものづくり中小企業会員約 50 社および会員外企業に対して、レーザ加工の普及啓発活動、安全教育、レーザ加工技術者認証事業等を推進している。

― 233 ―

4．7

研究業績

（1） 査読付き学術論文（1） Dry and Minimum Quantity Lubrication Machining of Additively Manufactured IN718 Produced via
Laser Metal Deposition
Lubricants, 11, 12（2023）, 523.
O. C. Ozaner, A. Kapil, Y. Sato, Y. Hayashi, K. Ikeda, T. Suga, M. Tsukamoto, S. Karabulut, M. Bilginand A. Sharma（3） 国際会議発表論文（査読なし）（1） Influence of Zinc Content Variation of Cu-Zn Alloy Powder on Film Formation by the Method ofMulti-Beam Laser Metal Deposition Using Blue Diode Lasers
Proc. SPIE, アメリカ・サンフランシスコ（2024）, 128760N-1-128760N-5.
R. Higashino, Y. Sato, K. Takenaka, N. Abe and M. Tsukamoto（2） Experimental Study on Pure Copper Welding with the 1.5kW Blue Diode Laser for Realization of aCarbonneutral Society
Proc. SPIE, Moscone Center , San Francisco, California, United State, 12403, High-Power Diode Laser
Technology XXI,（2023.1.28-2.2）, 124030Q-1-124030Q-5.
Y. Sato, M. Sudo, S. Fujio, K. Takenaka, M. Mizutani and M. Tsukamoto（3） Observation of Welding Behavior for Elucidation of Spatter Suppression Mechanism in Laser Welding
Using a 16 kW Disk Laser
Proc. SPIE, Moscone Center , San Francisco, California, United State, 12408, Laser Applications in
Microelectronic and Optoelectronic Manufacturing（LAMOM）XXVIII（2023.1.28-2.2）, 12408L-112408L-5.
Y. Kurita, T. Arita, M. Mizutani, Y. Sato, H. Nakano and M. Tsukamoto（4） Formation of a Low-Dilution Pure Copper Layer by Wire-Based Laser Metal Deposition with Blue
Diode Laser
Proc. SPIE, アメリカ・サンフランシスコ（2024）, 128720F-1-128720F-7.
S. Yoshida, M. Mizutani, K. Takenaka, Y. Sato and M. Tsukamoto（7） 国際会議発表（1） Elucidation of Spatter Generation Mechanism in Keyhole Welding of Stainless Steel With 16 kW Disk
Laser by In-Situ Observation of Welding Dynamics
42ND INTERNATIONAL CONGRESS ON APPLICATIONS OF LASER & ELECTRO-OPTICS（2023.10.16-19）
Y. Kurita, S. Fujio, M. Mizutani, Y. Sato and M. Tsukamoto（2） Welding Dynamics Observation for Elucidation of Spatter Generation Mechanism in Laser Welding of
Stainless Steel Using a 16 kW Disk Laser
MRM2023/IUMRS-ICA2023（2023.12.11-16）
Y. Kurita, M. Nakatani, M. Mizutani, K. Takenaka, Y. Sato and M. Tsukamoto― 234 ―

（3） Formation of a Low-Dilution Pure Copper Layer by Wire-Based Laser Metal Deposition with Blue
Diode Laser
Photonics West 2024（2024.1.27-2.1）
S. Yoshida, M. Mizutani, K. Takenaka, Y. Sato and M. Tsukamoto（8） 国内学会発表（1） 高出力レーザを用いた純銅のキーホール溶接におけるビームプロファイルの影響
2023年度溶接学会春季全国大会，オンライン（2023.4.25-5.9）
藤尾 駿平，栗田 喜章，竹中 啓輔，水谷 正海，佐藤 雄二，井藤 里香，塚本 雅裕（2） 高出力青色半導体レーザーを用いた純銅溶接時に発生する プルームの分光解析
2023年第84回応用物理学会秋季学術講演会，熊本城ホール（2023.9.19-23）
須藤 真央，藤尾 駿平，竹中 啓補，水谷 正海，佐藤 雄二，塚本 雅裕（3） 1.5 kW青色半導体レーザを用いた純銅溶接におけるプルームの影響
日本銅学会第63回講演大会（2023.11.2-4）
竹中 啓輔，須藤 真央，藤尾 駿平，水谷 正海，佐藤 雄二，塚本 雅裕（4） 青色半導体レーザを用いたワイヤ型レーザクラッディング法による純銅皮膜の接合界面の評
価
2023年度スマートプロセス学会学術講演会（2023.11.10）
吉田 怜史，水谷 正海，竹中 啓輔，佐藤 雄二，塚本 雅裕（5） 16 kWディスクレーザーを用いたステンレス鋼溶接におけるレーザー誘起プルームが溶接挙動に及ぼす影響の解明
レーザー学会学術講演会第44回年次大会（2024.1.16-19）
栗田 喜章，仲谷 将史，水谷 正海，佐藤 雄二，冨田 海，谷口 公一，塚本 雅裕（15） 受賞（1） レーザ加工学会ベストオーサ―賞
一般社団法人 レーザ加工学会（2023.06.20）
森本 健斗，佐藤 雄二，竹中 啓輔，水谷 正海，東條 公資，林 良彦，安積 一幸，阿部 信行，
塚本 雅裕
4．10

全国共同利用に関する研究（2） 共同研究員との共著論文件数（査読付き学術論文 , 国際会議論文）（1） 合計1― 235 ―

高度ジョイント生産システム構築共同研究部門

高度ジョイント生産システム構築共同研究部門
4．1 研究概要
自動車の電動化関連製品や家電・空調機器等に使用されるアルミニウム合金部品の組立・実装技術として、生産性、品質および環境に配慮した摩擦攪拌接合（FSW）の研究開発を進めている｡ 特にパワーエレクトロニクス部品の小型化と高機能化に伴い内部実装部品の高密度化が進展し、限られたスペースでの接合技術が重要となっており、量産製品に適した高速接合と省スペース接合を同時に実現するための生産システムの構築を目指している｡
当年度は、鋳造用アルミニウム合金を被接合材とした高速 FSW を実現する上での課題であった
接合ツールの早期折損の問題を克服すべく、新構造ツールの改良を含む新接合法の開発を取り組んだ。
4．2 研究課題
1．鋳造用アルミニウム合金の高速 FSW における接合負荷発生メカニズムの調査
2．接合ツールの形状パラメータ検討による接合負荷の低減
3．ツール材質および表面処理による接合ツールの長寿命化
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．鋳造用アルミニウム合金の高速 FSW における接合負荷発生メカニズムの調査
本研究で独自に開発してきたショルダーレスツールは、低荷重で局所的な材料攪拌と入熱性能を高めるため、一般的なツールからショルダーと呼ばれる構造を無くし、接合部に挿入するプローブに新たな螺旋溝構造を採用して小径化することで、A6063 アルミニウム合金の接合において高速接合と省スペース接合の両立に成功した。一方、鋳造用アルミニウム合金 ADC12 は、比較的安価で複雑な形状の大量生産に適していることから自動車や家電・空調機器等の部品に広く使用されているが、シリコン（Si）を添加することにより鋳造性（湯流れ性、鋳造割れ性、引け性など）が良好となる反面、Si 添加で材料の硬度が増大するとともにガス含有量の多さに起因する鋳造欠陥も多く難溶接材料である。これまで、ADC12 に対してショルダーレスツールを適用した高速 FSW を検討したが、ツールの早期折損が最大の課題であった。この課題を解決すべく接合時の動力データの詳細解析を行い接合負荷の発生メカニズムについて調査した。それにより、ADC12 接合時にツールに加わる水平荷重が、あるツール回転速度（≒ 4000rpm）以上で回転速度に対する依存性がなくなり一定の値に収束する一方、接合速度（∝抜熱）のみに大きく依存することを確認した。ADC12 は、固層状態では他の A6063 等に比べ大きな変形抵抗を有するが、一定以上のひずみ速度で急激に変形抵抗が低下し、変形（流動）応力が変化しないニュートン流体に類似した流動特性を有していることが推定された。これら調査の結果から、局所的な材料攪拌と入熱制御を前提とするショルダーレス
ツールを用いた ADC12 の接合では、ツール近傍の流動層はより一層薄くなり、母材から直接的に大きな荷重が加わりやすくなっているとの推察が得られた。
2．接合ツールの形状パラメータ検討による接合負荷の低減
上記の接合負荷発生メカニズムの調査から、鋳造用アルミニウム合金において、接合負荷を低減するためには接合速度を減速させることが有効な手段といえるが、それによる生産性の低下が問題となる。そこで、ショルダーレスツールの摩擦攪拌効率（ツール一回当たりの母材の摩擦攪拌量）に影響するツールの溝ピッチやテーパ角度を制御パラメータとして新たなツールを製作し、接合負荷の解析を行った。その結果、溝構造が同じ場合は回転速度を大きくしても水平荷重は変化しない― 237 ―

にも関わらず、回転速度は同じとしてもツール表面の溝構造のピッチを大きくすることで水平荷重が低下することを見出した。溝構造のピッチを大きくしてツール 1 回転当たりの母材の摩擦攪拌量を増加させることによる入熱量の増大の効果は、回転速度を大きくすることによる入熱の増大の効果とは異なる入熱状態を形成していることが考えられ、水平荷重の変化の傾向からツール近傍の流動層の厚さに変化をもたらしたことが推察された。これら結果より、接合速度を低下させることな
く、ツールに加わる接合負荷が低減でき、鋳造用アルミ合金においても生産性に優れた高速 FSWを実現した。
3．ツール材質および表面処理による接合ツールの長寿命化
過年度に続き、各種工具鋼をベースにツール材質とその表面処理（窒化処理）による表面硬度がツール長寿に与える影響について評価を進め、接合ツールの長寿命化の検討を継続的に行っている。
当年度は、鉄鋼材料で最も高硬度で比較的安価な高速度工具鋼（粉末ハイス）で製作した接合ツー
ルについて寿命評価を行った。その結果、接合時の負荷が大きい鋳造用アルミニウム合金に対しては、ハイスはむしろ早期に折損が発生し、硬くてもろい工具鋼は鋳造用アルミ合金の FSW には適さないことが判明した。一方で、A6063 アルミニウム合金の FSW に対しては、ハイスは SKD61 に比べて 10 倍以上の接合距離でも折損が起きず、長寿命化に有効であることを確認した。これらのことより、接合母材のアルミニウム合金の種類や接合時に発生する接合負荷の大きさにより、適切なツール材質の組み合わせがあることの知見が得られた。
（2）研究に対する自己評価
アルミニウム合金を対象とする FSW は、既に鉄道車両や航空機分野をはじめ適用が進むが、自動車や家電などの量産製品でのニースが高まっており、本研究はこれら量産製品への FSW の適用拡大を加速するための研究であり、現象把握に立脚した基礎研究と応用研究の懸け橋となる研究と位置付けている。開発された高速高精度接合技術は、既に実製品に適用されており、業界トップク
ラスの接合が実現できている。当年度は、鋳造用アルミ合金の摩擦攪拌接合における課題抽出と課
題解決のためのツール形状の改良を検討し、鋳造用アルミ合金で発現される特徴的な流動挙動を明らかにし、ツール形状の最適化により適用拡大の可能性を着実に広げている。さらに、周辺技術の研究として取り組んだ、「接合ツールの長寿命化」は、普及が進むアルミ合金の摩擦攪拌接合において、接合ツールのキーテクノロジーを補完する要素技術として位置づけられるものである。これら
研究開発により高速高精度の接合技術の開発の加速化､ 高効率な接合生産装置の開発および製品適用への拡大が見込める｡
4．4 教育に対する自己評価
本共同研究部門に､ 学生は在籍していない｡ また講義も実施していない｡
4．5 社会貢献に対する自己評価
本研究が対象とする製品群は、自動車の電動化をはじめとして環境性能の向上や、製品の小型・軽量化による省資源化に貢献するものであるとともに、製造時の省エネルギーにも貢献しうるものである。また、生産システムとしての視点では中小を含む生産企業の裾野の拡大と生産現場活性化に資するものと考えている。

― 238 ―

国際産学連携溶接計算科学研究拠点（CCWS）

国際産学連携溶接計算科学研究拠点（CCWS）
4．1 研究概要
接合科学研究所は、溶接現象を解明するための手法として理論に基づくシミュレーションを 1970年代に提案しており、この分野ではまさに世界の先駆であり、1996 年には Theoretical Prediction in
Joining and Welding をテーマとした国際シンポジウムを開催した。2000 年代から、日本のものづ
くりは経済・社会のグローバル化の中で大きな変革期を迎えており、経験や熟練技能者に頼らない
新しいものづくり、すなわち理論的予測に基づく生産技術が求められている。このようなニーズに応えるとともに接合科学研究所の世界的な地位を維持するためには、基礎研究のさらなる充実と人材の育成が不可欠である。そのため、2007 年、国際連携溶接計算科学研究拠点（CCWS: Global
Collaborative Research Center for Computational Welding Science）を設立した。2023 年、産学連携の強化を反映するため、国際産学連携計算科学研究拠点（CCWS: Global and Industrial Collaborative
Research Center for Computational Welding Science）に名称変更した。
本研究拠点の設立後、溶接における計算科学の展開を目的として、 溶接技術の高度化による高効率・高信頼性溶接技術の開発 の NEDO プロジェクトを実施し、その成果がさらに発展し、2010 年 11 月 The 1st Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements andSimulation した。さらに、本研究拠点の国際連携役割を果たす活動として、2011 年 11 月 The 4thInternational Seminar on Welding Science and Engineering（WSE2011）& CCWS Seminar 2011 を主催し、2019 年 11 月 The 8th International Conference on Welding Science and Engineering（WSE2019） の主催に協力した。成果として CCWS の国際連携を深化した。
2018 年度から科学技術振興機構 A-STEP プログラム（VP3031808871（2018-2019）と JPMJTR202D（2020-2022））のご支援を頂き、実用化を目標とする「低変態溶接材料による伸長ビード溶接法」を研究開発し、船体溶接構造の補修・補強への適用が日本海事協会より 2023 年 5 月 15 日付けで認定された。加えて、共同研究先の神戸製鋼所は LTT 溶接ワイヤ（DW-168FP）を製品化した。
4．2 研究課題
1．大規模高速溶接シミュレーション手法の開発
2．実用溶接シミュレーションソフト JWRIAN の開発
3．溶接変形・残留応力データベースの構築
4．溶接変形・残留応力・割れの力学的解明
5．溶接計算科学の普及教育
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
溶接現象は、アークやレーザなどからエネルギーが投与されプラズマや溶融池が形成される過程を研究対象としたプロセス学、溶融された金属が凝固する際に金属組織が形成される過程を対象とした材料学、凝固・収縮の結果生じる溶接変形・残留応力・割れを対象とした力学の 3 本の学問的柱がそろって真に統一的な理解が可能な複雑な現象である。したがって、本研究拠点は将来構想としてプロセス、材料、力学の 3 分野における計算科学の構築を目指すが、設立時点では力学分野をまず立ち上げ、順次プロセス分野および材料分野を立ち上げる予定である。設立後 16 年が経過し、その間 16 回の講演会と 16 回の実習セミナーを開催している。なお、CCWS は兼任教授 1 名、招へい教授 6 名、招へい准教授 1 名で構成された組織である。現在は一般に公開し広く活用して頂くための溶接変形・残留応力解析ソフトウェア群 JWRIAN-family の開発に力を注いでおり、JWRIAN を基本にしてソフトウェア会社が溶接組立変形予測および溶接変形・残留応力詳細解析を目的とした― 239 ―

商用ソフトを開発し販売を行っている。なお、基礎研究の成果については接合評価研究部門接合構
造化解析学分野の項を参照願いたい。
（2） 研究に対する自己評価
国際的な研究拠点として認知されるためには、突出した研究成果が必要であり、薄板から厚板構造にいたる幅広い実構造物への適用を視野に入れた大規模かつ高速な熱弾塑性解析法の開発および、溶接変形・残留応力の生成源である固有変形に着目した研究では、世界のトップレベルであり実用問題に対する適用も進んでいる。また、大阪大学の GKP である上海交通大学との国際共同研
究を中断なく推進した。一方、溶接計算科学の普及に関しては、生産現場の技術者でも簡便に使うことができ、しかも溶接組立順序や逆歪など生産技術のノウハウ的な部分も考慮したシミュレー
ションが実施できる溶接組立変形シミュレーションソフトを媒体として共同研究や技術相談を実施した。現在、鉄鋼、造船、自動車、建設機械などの 10 数社は、JWRIAN を導入している。
4．4 教育に対する自己評価
溶接はその現象が複雑な連成問題であるために、企業の生産現場における溶接技術の多くの部分が経験に依存しているが、熟練技術者、技能者が減少するという時代の流れの中で、経験工学から理論的予測に基づいた科学への脱皮が求められている。そのような変革を推進するためには、基礎研究の推進と人材の育成が必要であり、村川英一博士、平岡和雄博士、李博士、安木剛博士、中尾
博士、藤久保博士を招へい教授、柴原博士を招へい准教授として招き、若手研究者および学生の研究に対して指導や助言を頂いた。また、本研究拠点では、共著で出版した『技術者のための「溶接変形と残留応力」攻略マニュアル』および「Welding Deformation and Residual Stress Prevention」をテキストとして、研究者、学生、企業の若手研究者、技術者を対象に実習セミナーを開催していた。
4．5 社会貢献に対する自己評価
国際産学連携溶接計算科学研究拠点（CCWS）は、2024 年 3 月 5 日『船体・鋼橋・車体における溶接疲労安全性の向上技術と力学評価』というテーマで、第 16 回講演会を対面形式にて開催した。
6 名の講師の方々が基調講演や招待講演および研究報告を行い、68 名の方にご参加いただいた。
午前中のセッションで、大阪大学・大沢直樹教授、法政大学・内田大介教授、岐阜大学・植松美彦教授が、それぞれ、「船舶海洋構造物の疲労強度評価技術の研究動向」、「鋼橋の疲労強度評価に関する最近の取り組み」、「鋼板強度レベルやナゲット径の異なる抵抗スポット溶接継手の疲労強度評価」について、基調講演を行いました。
午後のセッションでは、株式会社神戸製鋼所・加納覚様と三和ドック株式会社・松崎拓也様が、それぞれ、「疲労寿命を延伸する全姿勢溶接用 LTT 溶接材料の開発」と「LTT 伸長ビード角回し溶接
補修・補強法による疲労寿命の延伸」について講演しました。本講演会の最後には本研究拠点の麻寧緒教授が「研究ソフト JWRIAN による溶接疲労安全性と LTT 伸長ビード補強補修法の力学評価」
について研究成果を報告しました。
講演会中の活発な質疑討論や研究シーズの展示ポスター及び企業の展示物を見ながら議論する参加者の様子も見られ、産学連携のための情報交換や名刺交換の場を提供する CCWS の役割も果た
す講演会となりました。
4．6 全国共同利用に関する研究成果に対する自己評価
2007 年設立した本研究拠点は、溶接計算科学の既存技術を継承しながら、新しい計算技術を積極的に導入してきた。2017 年度からは、陽解法と陰解法を活用した溶接熱応力解析ソフト JWRIANHybrid、疲労亀裂進展解析ツール JWRIAN-CPROP、計測技術（Measurement）と有限要素法（FEM）― 240 ―

を融合したソフト JWRIAN-MFEM、CAD データを直接用いるソフト JWRIAN-IGA、3 次元抵抗ス
ポット溶接技術におけるデジタルツイン JWRIAN-DigitalTwin を新たに開発した。本研究拠点は、
これらの文部科学省共同利用・共同研究拠点制度を活用しながら、国内共同研究先に JWRIAN ソ
フトウェアを貸出し、溶接・接合における力学課題の解決に努めている。

― 241 ―

接合技術拠点

接合技術拠点
4．1 研究概要
構造材料のさらなる軽量化・長寿命化・強靱化には、軽量材料を中心とした各材料の信頼性の確立とともに、それらを適材適所に組み合わせた部材のマルチマテリアル化の積極的な推進が不可欠である。大阪大学はこれまで NEDO-ISMA プロジェクトにおいて「摩擦接合共通基盤研究（46）」、「マルチマテリアル接合技術の基盤研究（64）」および「マルチマテリアル接合技術における継手性能データベースの構築（64-B）」を推進してきた。これらのプロジェクトで開発された新規接合技術やそれにより創出され、蓄積したデータを有効に活用するためには、新たな枠組みが必要である。我が国で開発された新規接合法や解析技術をシーズとして、産業界や中立機関と連携し、実用化を見据えた研究活動を推進することにより、これまで得られた技術や知見を継続的に活用していくために「接合技術拠点」を形成した。
今年度は、形成した「接合技術拠点」を活用して、「NEDO プロジェクトを核とした人材育成、産学連携等の総合的展開／マルチマテリアル構造技術及び構造材料の開発技術者養成に係る特別講座」（以下、NEDO 特別講座と略）を実施し、NEDO-ISMA プロジェクト等で蓄積された成果を活用し、企業や大学でのマルチマテリアル関連技術開発の中心を担う人材を育成し、輸送機器分野を始めとする幅広い分野での実用化や普及を加速させ、新たな市場の早期創出に繋げる。
4．2 研究課題
1． 接合プロセス技術（新規接合法の開発、接合メカニズムの解明）、評価解析技術（継手特性評価、
その場観察による現象解析）のまとめと、共同研究でのデータの集積と活用手段の整備
2． 企業や大学でのマルチマテリアル関連技術開発の中心を担う人材を育成、シーズ技術、設備の紹介
3． 共同研究・スタートアップフォロー窓口による、企業との実用化に向けた共同研究の立案
4． 企業、中立機関との共同研究の実施
5． 共同開発のための協働研究所・共同研究講座の設置、コンソーシアムの形成
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．NEDO 特別講座の開催
接合技術拠点において、本特別講座における溶接・接合プロセス解析／固相接合に係る特別講座を担当した。本特別講座では、以下の 2 つの講座を 2023 年度下期に実施した。
A コース 溶接・接合プロセス解析入門講座：溶接・接合におけるプロセスの諸現象を数値シミュ
レーションし、構造物の製造・使用問題を解決するためのツールの使い方を把握する。
B コース 固相接合基礎講座：革新的固相接合である摩擦攪拌接合（FSW）、線形摩擦接合（LFW）
等摩擦接合の基本原理と現状を把握するとともに、実際に継手を作製し、摩擦接合の良さを知ることで新たなニーズを探索し、実用化に向けた課題を見出す。
それぞれの講座において、A コースで 8 名、B コースで 14 名の企業の方々の参加があった。実
施内容のアンケート結果も「非常に良かった」が 90% 以上占め、充実した結果を得られた。来年度以降も継続して実施していく。
2．共同開発のための協働研究所・共同研究講座の設置
NEDO-ISMA プロジェクトや JST 未来社会創造事業を通じて得られた成果を受け、自動車メーカー
を含む多くの企業から問い合わせがあり、共同研究の協議を継続的に実施した。内、2024 年 3 月 1 日、― 243 ―

本田技研工業株式会社と「Honda- 大阪大学 接合科学ものづくり協働研究所」の設置に至った。
3．他の拠点との連携接合技術を共通課題として、AIST マルチマテリアル信頼性拠点、NIMS 鉄鋼信頼性拠点、名古屋大学（NCC）拠点、京都大学 CAE 拠点などの他の拠点とも連携した。そして、NEDO ホームページ
を通じて講座募集を公開し、社会への周知拡充を図った。
（2）研究に対する自己評価
形成した「接合技術拠点」を活用して、NEDO 特別講座を実施し、企業でのマルチマテリアル
関連技術開発の中心を担う人材の育成に尽力できたことは、大きな意義があると考える。そして、これまでのプロジェクトで開発された新規接合技術やそれにより創出・蓄積したデータを、「接合技術拠点」に活用した結果、「Honda- 大阪大学 接合科学ものづくり協働研究所」の設置に至ったことは、輸送機器分野を始めとする幅広い分野での実用化や普及を加速させる上でも、十分な成果と考える。
さ ら に、 ホ ー ム ペ ー ジ（http://www.jwri.osaka-u.ac.jp/~jthub）に ア ッ プ さ れ て い る（a）超 学 校
ONLINE 大阪大学リサーチクラウドカフェ「溶かさないで溶接する」や（b）JST「channel 新技術説
明会：難接合材を接合可能にする固相抵抗スポット接合法も、本技術を紹介したテレ東「居間からサイエンス」（2023 年 7 月 26 日）の効果も相まって聴講数を伸ばし、接合技術そのものの理解周知を継続して行えていると考える。
4．4 教育に対する自己評価
本拠点に､ 学生は在籍していない｡
4．5 社会貢献に対する自己評価
これまでに接合研が有した、摩擦攪拌接合装置、複動式摩擦攪拌接合装置、円柱・円管用摩擦攪
拌接合装置、大荷重摩擦攪拌接合装置、摩擦圧接装置、高輝度 X 線透過型溶接現象 4 次元可視化シ
ステムに加えて、ISMA プロジェクトで導入した、透過 X 線付き摩擦攪拌接合装置（フラット FSW
装置）、線形摩擦接合装置（低温摩擦接合装置）、異材接合用線形摩擦接合装置（センタードライブ
両面リニア摩擦接合装置）、メゾ・マイクロスケール異材接合部観察・分析装置、IN-Situ SEM/FIB
内ナノメカニカル評価装置、ナノレベル異材接合部観察・分析・評価装置、レーザ予熱装置、GPU ワー
クステーションなどを活用して、産学間共同研究や、産産学連携プロジェクトなどを推進する体制は整っており、これまで国からの支援によって得られた種々の研究成果を引き続き発展させ、国内外の産業の発展に寄与することができる。
加えて、アウトリーチ活動も充実し、本技術を紹介したテレ東「居間からサイエンス」（2023 年 7月 26 日）は、国民にもわかりやすい言葉を用いて 1 時間番組で技術紹介を行うなどした結果、2 回の再放送もされるなど、積極的に社会・国民に技術の周知を促せていると考える。
成果普及のための活動（プレス発表等）
発表者
藤井英俊

所属
大阪大学
接合科学研究所

タイトル

雑誌名・学会名・イベント名等

発表年月

民放 BS テレ東への番組

2023 年 7 月「居間からサイエンス〜
大震災にも耐えうる！金属をくっつける新技術」― 244 ―

青色半導体レーザー接合加工共創コンソーシアム

青色半導体レーザー接合加工共創コンソーシアム
4．1 研究概要
青色半導体レーザー接合加工共創コンソーシアムは、株式会社島津製作所、古河電気工業株式会
社、日亜化学工業株式会社の企業 3 社と共に青色半導体レーザ・加工技術の情報を提供し、社会実装の促進のために活動を続けている。
産業用レーザに用いられている近赤外線波長を有するレーザは、銅などの高反射材料の加工が難しく適用材料が限定的であった。そこでこれら材料に対する光吸収率が高く、効率よく加工することが可能な青色半導体レーザを開発してきた。青色半導体レーザは発振効率や出力が飛躍的に向上
し、工業用途に使用できる段階になってきたが、コストや施工方法をはじめとする様々な課題が残されている。これら応用上の様々な問題解決を目指し、セミナーや安全講習会などを定期的に開催
し、技術相談などを設けることで、産業用レーザとして大きな可能性を持つ青色半導体レーザの普及促進、幅広い応用展開および社会実装を実現する。
4．2 研究課題
1．高輝度・高効率青色半導体レーザ開発および加工技術開発
2．青色半導体レーザを用いた銅のレーザ溶接技術の開発
3．青色半導体レーザを搭載したアディティブマニュファクチャリング技術の開発
4．3 研究成果と研究に対する自己評価（1） 研究成果
1．Blue-IR ハイブリッドレーザを用いた純銅の溶接
純銅の溶接は、バッテリーの電極を繋ぐバスバーやコイルモータなどに用いられている。しかし純銅のレーザ溶接では、溶込み深さやスパッタの発生が課題であった。そこで本研究では、純銅に対する光吸収率の高い青色半導体レーザと、ビーム品質が高く加工点でのエネルギー密度が高い近赤外線ファイバーレーザーを重畳したさせた Blue-IR ハイブリッドレーザシステムを構築し、純銅溶接のスパッタ発生メカニズムの解明とその抑制法の開発に取り組んでいる。今年度は、Blue-IR
ハイブリッドレーザにおける深溶け込み溶接における Blue レーザの照射量に対するスパッタの発生量の相関について検討を行った。その結果、Blue レーザで純銅表面に液相を形成したときにはスパッタが抑制されるものの、純銅表面が固相および気相状態ではスパッタが発生し、スパッタは純銅表面の形態に依存することを明らかにした。本成果は国際学術論文 Welding in The World に掲載された。
2．青色半導体レーザを用いた粉末床溶融結合法（SLM）による Ti64 の 3D 造形
これまでに、高輝度青色半導体レーザを搭載した SLM 装置を開発し、本装置を用いて純銅の 3D造形を行い、充填率が高い高品質な 3 次元造形を実証してきた。青色半導体レーザは、その他の金属材料においても吸収率が高いが、銅以外の金属に対して青色半導体レーザを適用して 3D 造形した報告は少なく、青色半導体レーザを用いた加工の諸現象については不明確なことが多かった。そこで青色半導体レーザを用いた Ti-6Al-4V（Ti64）の 3D 造形に着目した。Ti64 は高耐食性、高耐熱性、高靭性という特性があり、医療用インプラントや航空宇宙産業のタービンなど幅広い分野で利用されている。Ti64 は切削加工が困難なことで知られており、SLM 法を用いた自由な造形が期待されている材料の一つである。青色半導体レーザを搭載した SLM 装置を用いて Ti64 の造形を試み、加工条件の最適化により、造形物の相対密度は 99.9% に達した。

― 245 ―

（2）研究に対する自己評価
1．国内外での学会活動
国内では、レーザー学会、スマートプロセス学会および溶接学会など計 16 件、国外では国際会
議 LiM 2023（Laser in Manufacturing 2023）にて 3 件、IIW2024 にて 1 件、MRM2023/IUMRS-ICA2023に て 3 件、Photonics west 2024 に て 4 件、ICALEO（International Congress on Applications of Lasers
and Electro-Optics）に て 3 件 の 成 果 発 表 を 行 っ て い る。 さ ら に、 査 読 付 き 論 文、Journal of Laser
Applications（Impact Factor: 2.521）、Welding in The World（Impact Factor: 1.984）へ投稿し、3 報が掲載された。
4．4 教育に対する自己評価
当コンソーシアムでは、年 4 回の青色半導体レーザー接合加工共創コンソーシアム主催セミナーと成果報告会を開催し、青色半導体レーザ接合加工技術が創るイノベーションを起こすべく、技術者、研究者の人材育成に努めた。
4．5 社会貢献に対する自己評価
本コンソーシアムでは、幹事企業 3 社、一般会員企業 23 社にて、高輝度青色半導体レーザの開発とその応用技術開発に関する研究会を実施した。研究成果は、4 月にパシフィコ横浜で開催された OPTICS PHOTONICS International Exhibition 2023（OPIEʼ23）、7 月にマイドームおおさかで開催された光レーザー関西 2023 に出展した。さらに、5 月はインテックス大阪、10 月は幕張メッセでそれぞれ開催されたメタルジャパンに日本銅センターおよび日本伸銅協会の協力のもと研究成果の出展を行った。本コンソーシアムの活動では、展示会出展を通じて社会に向けて情報発信し、他の研究者、技術者との密接な情報交換を行った。また、令和 6 年 3 月 29 日に青色半導体レーザー接合
加工共創コンソーシアム成果報告会を開催し、令和 5 年度研究成果報告書を配布した。

― 246 ―

Ⅴ．研 究 集 会 等

5．1

ベトナム溶接研究会 第 9 回研究会（ベトナム・ハノイ市他）
グローバル D & I 推進室

准教授

勝又

美穂子

2023 年 6 月 26 日（月）、ベトナム・ハノイ市ハノイ工科大学及び近郊のタンロン III 工業団地（ビンフック省）にて第 9 回ベトナム溶接研究会を開催した。ビンフック省はハノイ市の隣の省であり、工業団地は車で約 1 時間の地域に位置している。今回は、第一部にハノイ工科大学にて学術研究
講演を、第二部に 2 社の日系企業工場見学を行った。今回は第一部、第二部共に 30 名程のご参加があった。
第一部では、本研究所藤井英俊所長より、「いくつかの新規固相接合法ー世界の最先端ー」というタイトルで最新の技術研究について講演があった。溶かさない接合、がキーワードとなり、低温で接合することで金属の変態が起こらず強度を保つことができる摩擦攪拌接合（FSW）、線形摩擦
接合（LFW）等数種類の固相接合方法を紹介頂いた。講演後には会場より様々な質問があり、最新技術研究への参加者の興味の強さが伺えた。
午後には第二部としてビンフック省タンロン工業団地 III にて、始めに Yamamoto Metal Precision
Vietnam（山本金属）を訪問した。同社は培った金属加工の技術を応用し、様々な機器の開発、製品製造、サービスの提供を行っている。工場見学では、中でも同社が開発したセンサー搭載の摩擦攪拌接合（FSW）装置のデモンストレーションを見学し、装置に取り付けられたセンサーによりリ
アルタイムで接合部の温度や圧力等が測定され、モニターに表示される様子を見ることが出来た。
次に同じ工業団地内にある Daiwa Plastics Thang Long（大和合成）の工場を訪問した。同社はプラスチック製品を製造しており、大小多数の成型機が揃う工場の様子は他ではなかなか見ることができない貴重なものであった。プラスチックの成形に利用する金型の補修・修理にはレーザー溶接が使われる等、溶接技術が様々な場面で活用される幅広さを感じる見学となった。
ご多忙の中、両社には多数のスタッフご協力の下、丁寧な会社説明、及び工場案内を実施いただ
き改めて感謝したい。

第一部

JFE スチールベトナム芳木社長

藤井所長講演― 247 ―

第一部閉会

第一部

第二部

集合写真

Yamamoto Metal Precision Vietnam 工場見学後集合写真

第二部

Daiwa Plastics Thang Long 工場見学後集合写真― 248 ―

5．2

ベトナム溶接研究会 第 10 回研究会（ベトナム・ホーチミン市他）
グローバル D & I 推進室

准教授

勝又

美穂子

2023 年 11 月 24 日（金）、ベトナム・ホーチミン市 JETRO ホーチミン及び近郊の Vung Tau 省にて第 10 回ベトナム溶接研究会を開催した。第一部は JETRO ホーチミン事務所の会議室をお借りし企業講演 1 件、学術講演 1 件を行い、第二部は Vung Tau 省にある QH Plus Steel Structure の工場見学を行った。第一部、第二部共に 35 名以上の参加があり、盛況となった。
第一部では、まず JFE スチールベトナム社長、芳木泰正様より「ベトナム鉄鋼業の動向について」と題した講演を頂戴した。ベトナムにおける鉄鋼業に関する非常に詳細なデータに基づき現状と今後の見通し、及び今後必要不可欠である鉄鋼プロセスの脱炭素化の流れ、需要拡大が見込まれるグ
リーン鋼材のご紹介などをいただいた。一般的には手に入らない詳細なデータに基づく貴重なご講演であった。
また、学術講演は本研究所准教授の佐藤雄二先生から「青色半導体レーザを用いた先進金属積層造形法の開発」について発表を頂戴した。レーザの照射方法あるいは種類による現象の違いや、改善のための最新研究結果が報告された。この技術は産業界においても多岐に活用できる潜在性を秘めた技術だと、会場からも多くの期待の声が寄せられた。
第二部の工場見学は、Vung Tau 省にてビル、橋梁、工場等多岐にわたる鉄鋼構造物を製造されている QH Plus Steel Structure を訪問した。同社はベトナム企業であるが、社長、副社長、工場長も日本語が堪能で、今後一層の日本市場への参入を目指して活動中である。ベトナム国内のランドマー
クや観光地の特殊構造物はもとより、東南アジア、太平洋地域及び欧米にも案件を持ち、広く活躍されている。当日は最初に恩田アドバイザーや Huan 社長、Phi 工場長からの会社説明後、3 グルー
プに分かれ工場見学を行った。広大な工場内では世界に向けた多様な鉄鋼製品が製造され、その活気は圧巻であった。同社は米国、カナダ、日本等多地域に準拠した製造資格を積極的に取得し、更なる市場の開拓を進めている。

第二部

QH Plus にて集合写真― 249 ―

第一部開会

第一部企業講演

JFE スチールベトナム

第二部

阪大

田中理事・副学長

芳木社長

QH Plus 会社説明等

第一部学術講演第二部― 250 ―

接合科学研究所

佐藤准教授

QH Plus 工場見学の様子

5．3 第 2 回微細接合学分野研究集会「特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究」
接合プロセス研究部門

微細接合学分野

講師

巽裕章

2024 年 3 月 1 日（金）に、接合科学共同利用・共同研究拠点先導的重点課題「特異な構造を内包したマイクロ接合部の高機能・高信頼化に関する研究」第 2 回研究集会を当研究所で開催した。近年の急速な半導体デバイスの進化に対応するため、マイクロ接合部の高機能化・高信頼化が急務となっている。こうしたマイクロ接合における計算科学・データ科学の積極的な活用に向けて、本研究集会では若手研究者らによる計 5 件の講演を行った。講演では、京都工芸繊維大学 機械工学系
坂根慎治 助教より「高性能フェーズフィールド計算によるデンドライト凝固組織予測」、産業技術総合研究所 材料・化学領域 ナノ材料研究部門 島本 一正氏より「機械学習・深層学習を活用した接着接合部の劣化評価」、東京工業大学 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所 高橋亮 助教より「材料探索に向けた大規模計算材料データベースの構築と活用の手法」、当研究所 刈屋翔太 助教
より「α ＋ β 二相組織を持つチタン合金の強度解析」、当研究所 巽裕章 講師より「マイクロ接合部の組織・界面評価とシミュレーション活用事例」について講演を行った。当該分野の最新の研究開発
事例の共有を通して、高機能で高信頼なマイクロ接合部の実現に向けての議論が深まり今後一層の盛り上がりが期待された。

― 251 ―

Ⅵ．国

際

交

流

6．1

国際交流協定締結大学等［締結大学等名］［国名］［担当教員］

オハイオ州立大学産業溶接システム工学科

アメリカ合衆国藤井英俊

スロバキア溶接研究所

スロバキア共和国

伊藤和博

ハルピン工業大学材料科学及工程学院

中華人民共和国

藤井英俊

西ボヘミア大学応用物理学部

チェコ共和国節原裕一

エジプト中央金属研究所

エジプト共和国梅田純子

山東大学材料連接技術研究所

中華人民共和国

麻寧諸マラヤ大学工学部

マレーシア

藤井

英俊

インド工科大学ハイデラバード校機械工学科

インド共和国伊藤和博

インドネシア大学工学部

インドネシア共和国

伊藤和博

国立台湾大学工学部

台湾

阿部

浩也

香港城市大学工学部

中華人民共和国西川宏

香港城市大学理学部

中華人民共和国西川宏

カセサート大学工学部

タイ王国

伊藤

和博

タイ国立科学技術開発庁

タイ王国

近藤

勝義

デ・ラ・サール大学工学部

フィリピン共和国

伊藤和博

デ・ラ・サール大学理学部

フィリピン共和国

伊藤和博

ハノイ国家大学科学技術大学

ベトナム社会主義共和国

伊藤和博

韓国先端科学技術大学機械工学科

大韓民国

西川

宏

チュラロンコン大学工学部

タイ王国

近藤

勝義

ローマ大学ベルガータ校
インダストリアル・エンジニアリング学科

イタリア共和国

藤井英俊

モンクット王トンブリ工科大学
キングウエルド溶接研究・コンサルティングセンター

タイ王国

伊藤

和博

モンクット王トンブリ工科大学工学部

タイ王国

近藤

勝義

― 253 ―

蘭州理工大学非鉄金属高度処理及び再利用国家重点研究所

中華人民共和国麻寧諸西安理工大学材料工学部

中華人民共和国近藤

勝義

広東工業大学機械工学科

中華人民共和国麻寧諸

朝鮮大学校接合工学科

大韓民国

伊藤

和博

オーストラリア連邦科学産業研究機構製造事業分野

オーストラリア連邦

桐原

聡秀

北京工業大学材料・製造学部

中華人民共和国

麻寧諸

西安石油大学材料工学部

中華人民共和国

麻寧緒

カリフォルニア大学ロサンゼルス校機械航空工学部

アメリカ合衆国近藤

勝義

朝鮮大学校船舶海洋工学科

大韓民国

麻

寧諸

ホーチミン市国家大学工科大学機械工学部

ベトナム社会主義共和国

伊藤和博

中国科学院プロセス工学研究所

中華人民共和国近藤勝義

ベトナム科学技術アカデミー材料科学研究所

ベトナム社会主義共和国

近藤

勝義

ロイヤルメルボルン工科大学

オーストラリア連邦

近藤

勝義

アルファイサル大学

サウジアラビア王国

西川宏

チャルマース工科大学機械船舶海洋学科

スウェーデン王国

麻寧諸

明志科技大学プラズマ・薄膜工学研究センター

台湾

節原

裕一

シレジア工科大学

ポーランド共和国

藤井英俊

ルーヴァン・カトリック大学工学技術学部

ベルギー王国伊藤和博

重慶大学材料工程学院

中華人民共和国麻寧諸田中学

鄭州大学材料科学工学院

中華人民共和国

藤井英俊

キング・サウド大学
キングアブドラナノテクノロジー研究所

サウジアラビア王国

近藤勝義

国立中興大学工学部

台湾

西川

宏

ハノイ工科大学機械工学部

ベトナム社会主義共和国

伊藤和博― 254 ―

ウェスト大学基礎工学科

スウェーデン王国

門井浩太

天津大学材料科学工程学院

中華人民共和国麻寧諸イスタンブールゲディック大学

トルコ共和国三上欣希

金烏工科大学国防・航空工学における素材・部品・機械の地域人材養成事業団

大韓民国

伊藤

和博

グルノーブル工科大学―グルノーブル・アルプ大学
マテリアル科学・工学研究所

フランス共和国

藤井英俊

ウーロンゴン大学工学・情報科学部

オーストラリア連邦

麻寧諸― 255 ―

6．2
［氏

海外出張・研修
名］

［期

間］

［国

名］

西川

宏

R5.4.23 〜 R5.4.28

ドイツ

ドイツで開催される IRSP2023 に出席し、（株）
ダイセルとの共同研究に関する実装信
頼性の情報収集を行うとともに、専門家と意見交換を行う

菅哲男

R5.5.28 〜 R5.5.31

タイ

MTEC セミナーへの参加、共研の打合せを
行う

佐藤

雄二

R5.5.28 〜 R5.6.1

タイ

共同研究先の MTEC で開催されるワークショップに参加し、レーザー加工に関する情報収集及び発表を行う

塚本雅裕

R5.5.28 〜 R5.6.1

タイ

共同研究先の MTEC で開催されるワークショップに参加し、レーザ加工に関する発表及び情報収集を行う

西川宏

R5.5.29 〜 R5.6.3

アメリカ合衆国IEEE 73rd Electronic Components andTechnology Conference に出席し、共同研究に関する Ag 粒子焼結型接合の情報収集を行い、専門家と意見交換を行う

藤井英俊

R5.6.11 〜 R5.6.17

イギリス

Ti-2023 に参加して鉄鋼材料の摩擦接合に関する情報収集を行う

麻寧緒

R5.6.18 〜 R5.6.24

オーストラリア国際会議 APICAM2023 に参加する

佐藤雄二

R5.6.24 〜 R5.7.6

ドイツ

LiM2023 に参加する /TRUMPF 本社の見学を行う / 最新のレーザ加工機の情報収集およびシュトゥットガルト大学 Dr. ChristianHagenlocher を訪問する

塚本雅裕

R5.6.24 〜 R5.7.5

ドイツ

LiM2023 に参加する /TRUMPF 本社の見学を行う / 最新のレーザ加工機の情報収集およびシュトゥットガルト大学 Dr. ChristianHagenlocher を訪問する

藤井英俊

R5.6.25 〜 R5.6.27

ベトナム

第 9 回ベトナム溶接研究会に出席する

植原邦佳

R5.6.25 〜 R5.6.28

ベトナム

ベトナム溶接研究会に出席する / 溶接ト
レーニングセンター視察・打合せを行う

勝又美穂子

R5.6.26 〜 R5.6.27

ベトナム

ベトナム溶接研究会に出席および企業訪問を行う― 256 ―

［用務詳細］

西川宏

R5.6.27 〜 R5.6.30

中国

国際共同研究を実施している CityU を訪問し、新たな共同研究の可能性の議論と今後の研究計画の相談をする / 新規に The
University of Hong Kong を訪問し、ダイセルを含めた他国際共同研究実施の可能性を議
論する

金

智

R5.6.27 〜 R5.6.30

中国

国際共同研究を実施している CityU を訪問し、新たな共同研究の可能性の議論と今後の研究計画の相談をする / 新規に The
University of Hong Kong を訪問し、ダイセルを含めた他国際共同研究実施の可能性を議論する

R5.7.1 〜 R5.7.8

フランス

EcerS2023（ヨーロッパセラミックス国際会議）に参加し、発表と情報収集を行う

LI FEI芹澤久

R5.7.1 〜 R5.7.8

オーストリア

国際会議 International Conference on Processing& Manufacturing of Advanced Materials
Processing, Fabrication, Properties, Applications（THERMEC2023）に参加し、発表を行う

門井浩太

R5.7.1 〜 R5.7.7

オーストリア

国際会議 Themec にて招待講演を行うとともに研究に関する情報収集を行う

節原裕一

R5.7.3 〜 R5.7.7

オーストリア

先進材料プロセス生産技術国際会議（THERMECʼ2023）に参加し、成果発表と共に最新の研究動向に関する調査を行う

南

二三吉

R5.7.14 〜 R5.7.21

シンガポールIIW2023 にて情報収集と会期中の専門委員
会での意見交換を行う

塚本雅裕

R5.7.14 〜 R5.7.23

シンガポールIIW2023 に参加し、レーザ加工に関する発表及び情報収集を行う

佐藤雄二

R5.7.14 〜 R5.7.23

シンガポールIIW2023 に参加し、レーザ加工に関する発表及び情報収集を行う

恵良

哲生

R5.7.15 〜 R5.7.21

シンガポールIIW2023 に参加し、レーザ超音波法による溶接内部欠陥検出技術に関して研究発表
を行う

門田

圭二

R5.7.15 〜 R5.7.26

シンガポールIIW2023 に参加し、レーザ超音波法による溶接内部欠陥検出技術に関して研究発表を行う

WU
R5.7.15 〜 R5.7.22
DONGSHENG

シンガポールInternational Institute of Welding（IIW）年次大会
中に開催される授賞式に出席するとともに、
当該年次大会にて最新の溶接技術情報の収集と、受賞対象となった研究の発表を行う― 257 ―

古免

久弥

R5.7.15 〜 R5.7.22

シンガポールIIW 年次大会に参加し、最新の溶接技術情報を収集する芹澤久R5.7.15 〜 R5.7.20

シンガポール

国 際 会 議 The 76th IIW Annual Assembly andInternational Conference on Welding and Joining
に出席する

山本

啓

R5.7.15 〜 R5.7.21

シンガポール国際会議 IIW2023 に参加し、口頭発表ならびに情報収集を行う

藤井英俊

R5.7.15 〜 R5.7.22

シンガポールIIW2023 に参加し、鉄鋼材料の摩擦接合に関する情報収集を行う

門井浩太

R5.7.15 〜 R5.7.21

シンガポール国際会議 IIW2023 に出席し、研究発表な
らびに情報収集を行う

田代真一

R5.7.16 〜 R5.7.21

シンガポールIIW 年次大会に参加し、最新の溶接・接合分野の研究に関する知見を獲得するとともに、同分野の研究者とのディスカッションを通じて新たな研究アイデアを得る

伊藤和博

R5.7.16 〜 R5.7.20

シンガポール

第 76 回 IIW2023 年次大会に出席する

三上

欣希

R5.7.16 〜 R5.7.20

シンガポール国際会議 IIW2023 に参加し、情報収集および研究発表を行う

西川宏

R5.7.17 〜 R5.7.19

シンガポール

シンガポールで開催される国際会議（The76th IIW ANNUAL ASSEMBLY）に出席し、（株）ダイセルとの共同研究に関する焼結型接合など高耐熱接合技術の情報収集を行うとともに、専門家と意見交換を行う

麻寧緒

R5.7.20 〜 R5.7.31

中国

共同研究打合せのため /The 9th International
Conference on Welding Science and Engineeringに出席する / 共同研究の試験および打合せを行う

WANG QIAN

R5.7.23 〜 R5.7.26

中国

WSE2023 に参加し発表を行う

藤井英俊

R5.7.24 〜 R5.7.26

中国

WSE2023 へ出席し発表を行う

麻寧緒

R5.8.8 〜 R5.8.16

スウェーデンチャルマース工科大の Wengang Mao 先生と研究値合わせを行う

勝又美穂子

R5.8.12 〜 R5.8.23

ドイツ・ベルギー CIS の引率を行う― 258 ―

HUANG JEFF R5.8.14 〜 R5.8.26

中国・
オーストラリア

金属積層造形法で作製する Ti 合金における相変態挙動のその場解析と数値解析、ならびに結晶組織制御による高強靭化設計に関する国際共同研究を検討しており、うちで結晶構造解析手法に関する打合せを行う/ 値計算に関する共同研究に関する打合せ
を行う

塚本

雅裕

R5.8.19 〜 R5.8.27

アメリカ合衆国

SPIE Optics + Photonics 2023 に参加し、レーザ加工技術に関する情報収集を行う

藤井英俊

R5.8.20 〜 R5.8.22

ベルギー

CIS 欧州最終報告会に出席する

古免

久弥

R5.8.26 〜 R5.9.1

中国

山東大学主催のサマースクールに参加し、アーク溶接プロセスの基礎と最新の情報を学習し、研究に活かす / 現地学生や研究者とディスカッションを行い、交流を深める

WU
R5.8.26 〜 R5.9.1
DONGSHENG

中国

山東大学主催のサマースクールに参加し、アーク溶接プロセスの基礎と最新の情報を学習し、研究に活かす / 現地学生や研究者とディスカッションを行い、交流を深める

梅田純子

R5.8.26 〜 R5.9.3

タイ

共同研究に関する実験を行う / 共同研究成果報告を行う / 共同研究打合せを行う

近藤

勝義

R5.8.27 〜 R5.9.2

タイ

共同研究打合せを行う /IConBET2023 国際会議に参加し発表を行う / 共同研究成果報告を行う / 共同研究打合せを行う

SPIRRETT
FIONA

R5.8.29 〜 R5.9.4

オーストリアyoung Ceramists Additive Manufacturing
Forum に参加し、発表や情報収集を行う

西川宏

R5.9.11 〜 R5.9.15

イギリス

英国・ヒンクストンで開催される The 24th
European Microelectronics & Packaging Conferenceに出席し、（株）ダイセルとの共同研究に関する Ag 粒子焼結型接合の情報収集を行うとともに、専門家と意見交換を行う

NGUYEN
THIHUONG

R5.9.20 〜 R5.9.20

ベトナム

工場見学、11 月研究会打ち合わせを行う

勝又美穂子

R5.9.20 〜 R5.9.20

ベトナム

工場見学、11 月研究会打ち合わせを行う

勝又美穂子

R5.9.24 〜 R5.10.3

ベトナム

CIS の引率を行う

近藤

勝義

R5.10.1 〜 R5.10.5

タイ・ベトナムCIS 最終報告会に参加する / 協働研究の打合せを行う / 共同研究の打合せを行う

桐原聡秀

R5.10.2 〜 R5.10.6

アメリカ合衆国

材料科学国際会議（MS & T2023）に参加し、研究発表や情報交換など活動実施する― 259 ―

古免

久弥

R5.10.7 〜 R5.10.15

佐藤雄二

R5.10.14 〜 R5.10.21 アメリカ合衆国

ICALEO2023 に 参 加 し 成 果 発 表 を 行 う /レーザ加工技術に関する情報収集を行う

塚本雅裕

R5.10.14 〜 R5.10.21 アメリカ合衆国

ICALEO2023 に参加し、「レーザによる異種異材接合に関する研究」に関する情報収集を行う

WU
R5.10.28 〜 R5.11.3
DONGSHENG

イタリア

国 際 会 議 Particle 2023 に 参 加 し、 粒 子 法を用いた研究の最新の情報を収集する / ボ
ローニャ大学の Matteo Gherardi 氏の研究室を訪問し、最新の熱プラズマプロセス研究に関するディスカッションを行う

トルコ

Attend WAM 2023 International Hybrid
Conference（Oct30-Oct31）に出席する / Gedik
University（Nov1）の教授とプロジェクトの意見交換を行う

西川宏

R5.11.1 〜 R5.11.3

韓国

国際会議（ICAE2023）に出席し、（株）ダイセルとの共同研究に関する焼結型接合の情報収集を行うとともに、専門家と意見交
換を行う

藤井

英俊

R5.11.2 〜 R5.11.5

アメリカ合衆国

接合科学賞受賞者への授与のためオークリッジ国立研究所を訪問する

WANG QIAN

R5.11.4 〜 R5.11.8

中国

PACRIM15 に参加し講演を行う

LI FEI

R5.11.5 〜 R5.11.9

中国

PACRIM15 に参加し、研究発表と研究動向等を調査するドイツ

11/7-10 開催の Formnext に参加しレーザ加工技術に関する情報収集を行う

塚本雅裕

R5.11.6 〜 R5.11.10

藤井英俊

R5.11.13 〜 R5.11.14 ベトナム

ハノイ工科大学にて山本金属との調印式を
行う

巽

裕章

R5.11.16 〜 R5.11.19 台湾学会 2023MRSTIC に参加する

佐藤雄二

R5.11.23 〜 R5.11.26 ベトナム

ベトナム溶接研究会での講演、ベトナム
企業の工場見学を行う

NGUYEN
THIHUONG

R5.11.23 〜 R5.11.25 ベトナム

ベトナム溶接研究会の準備、ベトナム溶接研究会に参加する / 日本留学フェアに参
加する

勝又美穂子

R5.11.23 〜 R5.11.25 ベトナム

ベトナム溶接研究会の準備、ベトナム溶接研究会に参加する / 日本留学フェアに参加する― 260 ―

藤井英俊

R5.11.23 〜 R5.11.26 ポーランド

ゴルノスラスキ工科大学にて、固相抵抗
スポット接合について発表を行い、意見交換・情報収集を行う

巽裕章

R5.11.25 〜 R5.12.1

ドイツ

国際会議 NMJ2023 へ参加する

佐藤雄二

R5.11.26 〜 R5.12.4

ドイツ

Laser Symposium & Int.Symposium Additive
Manufacturing 2023 に参加し「軟磁性材の低入熱接合に関する研究」に関する情報
収集を行う

勝又美穂子

R5.12.12 〜 R5.12.15 アメリカ合衆国

来年度の CIS の打ち合わせを行う

都甲将

R5.12.16 〜 R5.12.23 スロベニア

97th IUVSTA に参加し、研究発表および情報収集を行う麻寧緒

R5.12.24 〜 R5.12.28 中国

共同研究の打合せを行う

塚本雅裕

R6.1.1 〜 R6.1.9

インドネシア・シンガポール

ISTA-AM 2024 International Conference に参加し、公衆衛生に着目した安心・安全なま
ちづくり実現の為の「青色 LMD 法を用いた銅材被膜の形成」に関する情報収集及び基調講演を行う

塚本雅裕

R6.1.26 〜 R6.1.31

アメリカ合衆国

Photonics West 2024 に参加し、「青色 LMD法を用いた銅材被膜の形成」について情報収集を行う阿部信行

R6.1.27 〜 R6.2.3

アメリカ合衆国

Photonics west 2024 に参加し、レーザ加工に関する最新情報を調査する

東野律子

R6.1.27 〜 R6.2.3

アメリカ合衆国

Photonics West 2024 に参加し、加工技術に関する研究成果発表および情報収集を行う

佐藤雄二

R6.1.27 〜 R6.2.3

アメリカ合衆国

Photonics West 2024 に 参 加 し「 短 パ ル ス
レーザ加工技術に関する研究」に関する情報収集を行う

SPIRRETT
FIONA

R6.1.28 〜 R6.2.1

アメリカ合衆国

48th International Conference and Expoon Advanced Ceramics and Composites（ICACC2024）で発表する

桐原聡秀

R6.1.29 〜 R6.2.1

アメリカ合衆国

48th International Conference and Expoon Advanced Ceramics and Composites（ICACC2024）にて研究発表を行う

LE DANG
KHOI

R6.2.3 〜 R6.2.18

ベトナム

共同研究先であるハノイ工科大学のハイン
先生の研究室を訪問し、これまでの研究進捗状況を報告し今後の研究計画について打合わせを行う / 研究推進のために必要となる実験ノウハウ等についても詳細に学習・習得する― 261 ―

田中

学

R6.3.2 〜 R6.3.10

イギリス・ドイツ 国際溶接学会（IIW）中間会議に参加し、ものづくり産業における各国のグローバル戦
略の動向を調査するとともに、世界の科学者・技術者との対話を通じて、グローバル
研究開発について意見交換を行う / 大阪大学のグローバル・ナレッジ・パートナー大学であるユニバーシティ・カレッジ・ロン
ドンを訪問し、副学長および学部長との面談を通じて、今後の戦略的な国際学術交流の方針について意見交換を行う / OU マス
タープラン実現加速事業の CIS プログラムのパートナー会社であるダイヘンヨーロッ
パ社を訪問しインターンシップ先の施設設
備見学をすると共に、副社長及び現地スタッフとの面談、意見交換を行う

古免

久弥

R6.3.2 〜 R6.3.10

オーストラリア・ CSIRO との合同セミナーに出席する / OU
マスタープラン実現加速事業の CIS プログ
フィンランド・ラムのパートナー会社であるダイヘンヨー
ドイツ
ロッパ社を訪問しインターンシップ先の施設設備見学をすると共に、副社長及び現地スタッフとの面談、意見交換を行う

佐藤雄二

R6.3.2 〜 R6.3.9

オーストラリア

ワークショップの参加及び講演を行う

門井浩太

R6.3.2 〜 R6.3.6

オーストラリア

接合科学研究所の 2 国間会議連携先である
CSIRO とのシンポジウム The 3rd CSRIOJWRI Additive Manufacturing Symposiumにて講演を行い、今後の連携等に関する
議論を行う

巽

裕章

R6.3.3 〜 R6.3.9

アメリカ合衆国

会議 TMS2024 へ参加する

西川宏

R6.3.3 〜 R6.3.8

アメリカ合衆国

米国・オーランドで開催される国際会議（TMS2024 Annual Meeting & Exhibition）に出席し、エレクトロニクス実装に関する情報収集を行うとともに、専門家と意見
交換を行う

麻

寧緒

R6.3.6 〜 R6.3.14

中国

西安交通大学にてワークショップに参加
する / 上海交通大学にてワークショップに
参加する

竹中

啓輔

R6.3.10 〜 R6.3.17

ドイツ

IFSW を訪問する / トルンプ社を訪問する

近藤

勝義

R6.3.11 〜 R6.3.15

タイ・ベトナム

モンクット王立大学にて研究打合せを行う / ベトナム科学技術アカデミーセミナーに参加する― 262 ―

門井浩太

R6.3.11 〜 R6.3.14

韓国

IIW 第 IX 委員会中間会議に出席し、溶接部の凝固組織に関する研究発表ならびに情報収集を行う / University West の Valiente 准教授と国際共同研究に関する打合せを行う

西川宏

R6.3.13 〜 R6.3.15

ベトナム

Vietnam Academy of Science and Technologyの Institute of Materials Science で開催する
Seminar between IMS-VAST and JWRI-OU
に参加する

佐藤

雄二

R6.3.13 〜 R6.3.19

ベトナム・タイ

ベトナム科学技術アカデミーにおいて、セミナーを開催する / MTEC にて共同研究に関する打ち合わせを行う / レーザー加工学会第 100 回記念講演会に参加し、レーザー加工に関する情報収集を行う / レーザー加工学会第 100 回記念講演会を聴講する

小川里香

R6.3.13 〜 R6.3.17

ベトナム

VAST セミナーに参加する /HUST にてミー
ティングを行う / ハノイ市内企業を訪問、
視察する

阿部

浩也

R6.3.13 〜 R6.3.15

ベトナム

ベトナム科学技術アカデミーとの二国間
ワークショップに参加する

HUANG JEFF R6.3.15 〜 R6.3.24

中国・オーストラリア

マッコーリー大学と国際共同研究の打合せを行う /CSIRO と共同研究の打合せを行う

WU
R6.3.17 〜 R6.3.20
DONGSHENG

中国

上海材料レーザー加工改造重点実験室を訪問し、Xueming Hua 教授、Chen Shen 准教授とレーザーとプラズマアーク積層造形の共同研究についての打合せを行う

近藤

勝義

R6.3.21 〜 R6.3.25

アメリカ合衆国

UCLA にて国際共同研究打合せを行う / サンフランシスコ州立大学国際共同研究打
合せを行う

西川

宏

R6.3.25 〜 R6.3.26

台湾

国立台湾大学の Kao 教授を訪問し、次年度以降の国際共同研究について打ち合わせを行うとともに、明志科技大学の Lee教授を訪問し、新たな国際共同研究の可能性について打ち合わせを行う― 263 ―

6．3

来訪者

［氏

名］

［国

籍］

［所属・身分］

［来訪日］

［目

的］

Gyubaek An

韓国

Chosun University・professor

2023.1.11

施設見学

Myung Su Yi

韓国

Chosun University・professor

2023.1.11

施設見学

Daehee Seong韓国

Chosun University・Doctor's course

2023.1.11

施設見学

Wonjun Jo

韓国

Chosun University・Master course

2023.1.11

施設見学

Taejin Kim

韓国

Chosun University・2rd grade (sophomore)

2023.1.11

施設見学

Juho Kim

韓国

Chosun University・2rd grade (sophomore)

2023.1.11

施設見学

Juseong moon

韓国

Chosun University・2rd grade (sophomore)

2023.1.11

施設見学

Myeongjin Choi

韓国

Chosun University・2rd grade (sophomore)

2023.1.11

施設見学

Jiseung Lee

韓国

Chosun University・3rd grade (junior)

2023.1.11

施設見学

Sanggyu Kim

韓国

Chosun University・3rd grade (junior)

2023.1.11

施設見学

Sehwa Han

韓国

Chosun University・3rd grade (junior)

2023.1.11

施設見学

Dabin Jung

韓国

Chosun University・3rd grade (junior)

2023.1.11

施設見学

Joochan Kim

韓国

Chosun University・3rd grade (junior)

2023.1.11

施設見学

Jeonghyun Jeong韓国

Chosun University・3rd grade (junior)

2023.1.11

施設見学

Jongjun An

韓国

Chosun University・1st grade

2023.1.11

施設見学

Soyeon Park韓国

Chosun University・Administrative staﬀ

2023.1.11

施設見学

Changwoo Park韓国

Chosun University・Senior Engineer2023.1.11

施設見学

Sasitorn Srisawadi

タイ

National Metal and Materials Technology
Center・Senior Researcher

Dhritti Tanprayoon

タイ

National Metal and Materials Technology 2023.03.20 〜 研究打合せ
Center・Researcher
2023.03.28― 264 ―

2023.03.20 〜 研究打合せ
2023.03.28

Ⅶ．ニ ュ ー ス

7．1

大阪大学接合科学研究所主催 第 20 回産学連携シンポジウムのご報告
接合評価研究部門

接合構造化解析学分野

教授

麻

寧緒

2023 年 5 月 23 日、大阪大学接合科学研究所主催、大阪商工会議所と一般社団法人生産技術振興協会共催の第 20 回産学連携シンポジウムを、大阪大学中之島センターにて開催し、約 50 名の方々がご参加下さった。本シンポジウムの冒頭で、藤井英俊所長が開会挨拶し、接合研の共同利用・共同研究の拠点としての役割を述べると共に、共同研究受賞式を行った。セッション 1（共同利用・共同研究賞受賞講演）では、柳樂知也主幹研究員（物質・材料研究機構）より、「放射光 X 線を利用した溶接凝固現象および凝固割れ形成挙動の解明」についてご講演頂いた。続いて、セッション
2（産学連携活動）で、椋田宗明様（三菱電機）より、「産学連携による摩擦攪拌接合の革新と適用拡大の取り組み」に関してご講演頂いた。セッション 3（接合科学研究所シーズ）では、古免久弥
講師、三浦拓也助教、三上欣希教授、桐原聡秀教授が、4 研究分野のシーズ「実験計測と数値計算から紐解くアーク溶接現象」、「高品質異材接合を可能とする各種固相接合法」、「鉄鋼材料および溶接部の水素割れ評価手法の高度化」、「光造形法アディティブ・マニュファクチャリングによる実用部材の創製プロセス」をそれぞれ紹介した。最後に本シンポジウム実行委員長の麻寧緒教授が、講演者および参加者の方々に感謝の言葉を述べ、来年開催予定の第 21 回産学連携シンポジウムへのご参加を期待して、閉会挨拶した。

― 265 ―

7．2

接合科学研究所 令和 5 年度外務大臣表彰を受賞
事務部

事務長

中野

和子

接合科学研究所のベトナムにおける高度溶接技術者育成や溶接・接合に係る研究力の向上への貢献が評価され、8 月 22 日に外務省飯倉別館において令和 5 年度外務大臣表彰を受賞した。
この賞は毎年、海外での活動に貢献した個人や団体に贈られるものである。当日の表彰式には田中学 前所長（現在、理事・副学長）が出席し、林芳正外務大臣から直接表彰状が授与された。
また、式典終了後には、同館において祝賀レセプションが行われ、林外務大臣にこれまでのベトナムでの活動についてお話させていただく機会を得た。
接合科学研究所では、来年度から JICA 草の根技術協力事業の支援による「ベトナム社会主義共和国ハノイ工科大学における溶接管理技術者育成能力向上事業」が開始される。ベトナムでは、製造業・社会インフラ業を下支えする裾野産業および中小製造業での溶接管理技術者の不足が深刻であり、ベトナムの発展には溶接技術者育成に係る基盤構築が急務である。本事業では、接合科学研究所の教員を中心に、技術者、企業等を含む 13 名の専門家をベ
トナムのハノイ工科大学機械工学部および今年 1 月に同大学に設立された接合科学研究所 HUSTOU に派遣し、直接交流により技術移転を行い、基盤構築を進めていく。今回の受賞を新たな活力にし、これからもベトナムの製造業の発展を支え、わが国の友好親善に寄与する所存である。
（受賞者功績概要）接合科学研究所は、ベトナムの発展を支える高度溶接人材の溶接・接合に係る研究力向上、溶接技術管理者不足の改善を目指し、2013 年にハノイ工科大学機械工学部と連携を開始、留学生や若手研究者を受入れ、人材育成に貢献してきました。2016 年研究・交流活動を推進し、2018 年にはベトナム溶接研究会を設立。ハノイ工科大学と日本企業の連携に向けて定期的にセミナーを開催する等関係者間のネットワーク構築・強化に尽力しました。また同年には民間企業と連携して共同研究を開始、ベトナムの溶接技術の向上に寄与。2023 年には、同地域初の溶接・接合研究に特化した「接合科学研究所 HUST-OU」をハノイ工科大学と共同で設立しました。

― 266 ―

7．3

カップリング・インターンシップ（CIS）活動報告（ドイツ／ベルギー）
グローバル D&I 推進室

准教授

勝又

美穂子

8 月 12 日〜 8 月 23 日（移動含む）の約 10 日間で、ドイツ・デュッセルドルフから車で 30 分のメンヒェングラートバッハに位置する OTC ダイヘンヨーロッパ（OTCE）にてカップリング・イン
ターンシップ（CIS）を行った。今回の参加学生は、大阪大学の外国語学部 2 名、工学研究科 2 名、KU ルーベン大学（ベルギー）工学部 1 名、人文学部 3 名、の計 8 名だった。
デュッセルドルフにて阪大学生と現地学生が合流し、1 日目には事前研修として両大学学生より日本とベルギーの紹介、日本企業の紹介、コミュニケーションの基礎、CIS 課題へのチーム協議などを行った。8 月 15 日からの 4 日間は OTCE にて、企業紹介、各部署の取り組みなどを学ぶと共に、役割や役職の異なる多くの皆様とのインタビューを通して幅広く学習した。また、溶接ロボットの操作やマニュアル溶接の体験も行い、溶接技術についても知見を深めた。参加学生は、事前に企業から提示頂いた実習テーマ、「OTCE における多様な視点での働き方と次世代を担う人材の育成」に関してインタビューで聴いた意見や情報、自身の経験を踏まえ、連日熱い議論を交わした。
4 日間の企業実習を終えた後は、長距離列車とローカル列車を乗り継ぎ、デュッセルドルフからベルギー・ルーベン市へ移動した。8 月 21 日（月）には、KU ルーベン大学（KUL）の施設にて、
OTCE より社長 Mr. Kleinendonk、副社長西野様、吉野様、そして KUL からは工学部副部長 Prof.
Eneman、工学部 Prof. Sharma、同国際担当 Ms. Lauwereys、人文学部教授及び日本・韓国地域協議会
KUL 代表 Prof. Vanoverbeke、接合研からは所長藤井教授が、その他オンラインにて本学外国語学部
や接合研から複数名が参加の下、最終報告会を開催した。学生達は二チームに分かれ、テーマに対する考察や提案を行った。文化や役割の違いをどうダイバーシティの利点として取り入れ理解し合うか、そのために若い世代が果たせる役割は何か等が発表された。
OTCE の Kleinendonk 社長からは学生達の発表による改めての気づきが多くあり、業務の中で実行に移すのは容易ではないものの、今後検討していきたいとのお言葉を頂戴した。
10 日間という短い時間だったが、ヨーロッパという広大な市場で活躍の企業で学べた経験、多様なメンバーと関係を深めた体験は学生にとってかけがえのない貴重な時間となった。
改めて、受け入れて頂いた OTCE の皆様、そして連携頂いた KUL の皆様にこの場をお借りして感謝する。

― 267 ―

7．4

カップリング・インターンシップ（CIS）活動報告（ベトナム）
グローバル D&I 推進室

准教授

勝又

美穂子

9 月 24 日〜 10 月 3 日（移動含む）の約 10 日間、ベトナムにおいてカップリング・インターン
シップ（CIS）を実施した。今回はベトナムの首都ハノイ市から車で約 1.5 時間東の港湾都市ハイフォン市の工業団地に位置する IHI インフラストラクチャーアジア（IIA）に企業実習を受け入れて頂いた。参加学生は、大阪大学の外国語学部 2 名、工学研究科 2 名、ハノイ工科大学工学部 2 名、経済学部 2 名、の計 8 名だった。
9 月 25 日にハノイ工科大学にて実施された事前研修にて阪大学生と現地学生が合流し、日本とベトナムの紹介、日本企業の紹介、コミュニケーションの基礎、CIS 課題へのチーム協議などを行った。最初は少し距離のあった学生達だったが、1 日の事前研修を経て、すぐに打ち解ける様子が見られた。事前研修後にハイフォンへ移動し、翌日からの企業実習に備えた。9 月 26 日からの 4 日間は IIA にて、企業紹介、各部署の取り組みなどを学ぶと共に、部署や役職の異なる多くの社員とのインタビューを通して幅広く学習した。今回は「IIA における労働意欲の課題と対策（役職よる優先順位を念頭に）」というテーマに学生達が取り組んだ。工場では溶接実習やガス切断の実習、そしてローカルベトナム企業（顧客）の訪問を行う等、IIA の製造活動を多角的な側面から理解することができた。
10 月 2 日（月）には、ハノイ工科大学にて、IIA より梶間社長、山中工場長、ハノイ工科大学から Hanh 溶接グループ長、Cuong 産業経済学科長、接合研からは近藤教授が、その他オンラインにて本研究所より複数名が参加の下、最終報告会を開催した。学生達は 2 チームに分かれ、テーマに対する考察や提案を行った。学生達からは IIA における労働意欲に関して問題点を見つけることは難しいという声が多く聞かれたが、既に行われているどのような取り組みが労働意欲を向上させて
いるか等、好例を示しながらも一層の改善が期待される点について多数の提案があった。
10 日間という短い時間だったが、学生にとり工場の空気や音を感じながら学べた時間は大変貴重な経験となった。また、発表直前まで繰り広げられた白熱した議論により方向性の確定に苦労したチームもあったが、そうした経験により深まった仲間との絆は特別な学びとなっただろう。
改めて、受け入れて頂いた IIA の皆様、そして連携頂いたハノイ工科大学の皆様にこの場をお借りして感謝する。

― 268 ―

7．5

同済大学訪問団と接合研の国際交流ニュース
接合評価研究部門

接合構造化解析学分野

教授

麻

寧緒

2023 年 8 月 30 日に中国・同済大学材料科学とエンジニアリング学院訪問団 19 名（引率教職員 2名と学生 17 名）が来訪し、本学接合科学研究所と国際交流を行った。接合科学研究所の藤井所長、
麻教授、Geng 特任講師、Wang 助教、山下助教と三浦助教、グローバルイニシアティブ機構東アジア拠点の小溝拠点長、張特任助教が交流会に参加した。藤井所長から、接合研の歴史や現在の研究
および国際交流の実績を紹介した。また、張特任助教から、大阪大学の概要と留学プログラムについて説明した。研究室を見学しながら、麻教授は、接合研コモンスペースに設置しているパネルを利用して各研究分野を簡単に説明し、Geng 特任講師と Wang 助教は、麻研の数値解析技術と接合構
造安全性の評価技術を紹介した。見学中、山下助教と三浦助教は、鋼材の固相 FSW プロセスをデ
モンストレーションし、学生からの質問を丁寧に回答した。
同済大学は本学の協定校で、本学と長年の交流実績があり、本学の東アジア拠点である。

― 269 ―

7．6 The 3rd International Symposium on Design & Engineering by Joint Inverse Innovation forMaterials Architecture（DEJI2MA-3）
研究所間連携戦略室

教授

阿部

浩也

令和 4 年度から文部科学省の支援を受けて、組織整備事業「マテリアル革新力強化のための 6 大
学 6 研究所間連携体制の構築（コア出島・マルチ出島）」を推進し、その関連プロジェクトである「国際・産学連携インヴァースイノベーション材料創出プロジェクト - 出島（DEJI2MA）プロジェクト –Design & Engineering by Joint Inverse Innovation for Materials Architecture」を実施している。DEJI2MA
プロジェクトでは 6 大学 6 研究所間の連携研究成果を情報発信する場として、毎年国際会議を開催している。令和 5 年度は、2023 年 10 月 20 日（金）に早稲田大学国際会議場（井深大記念ホール）
において、第 3 回国際会議（The 3rd International Symposium on Design & Engineering by Joint Inverse
Innovation for Materials Architecture（DEJI2MA-3））が開催された。まず、本国際会議のチェアマンである早稲田大学教授・川原田洋先生より開会挨拶と本プロジェクトの概要が紹介された。その後、早稲田大学のナノ・ライフ創新研究機構の宇高勝之機構長より挨拶があり、本プロジェクト成功への期待が寄せられた。次に、国内外の研究者から 12 件の招待講演が行われました。講演者は Mohd
Syamsul 先生（マレーシアサインズ大学）、Woosuck Shin 先生（産業技術総合研究所）、巽裕章先生（大阪大学）、井出啓介先生（東京工業大学）、稲葉優文先生（九州大学）、Renzhi Ma 先生（物質・材料研究機構）、山本瑛祐先生（名古屋大学）、Qingshuo Wei 先生（産業技術総合研究所）、上田恭介先生（東北大学）、松元亮先生（東京医科歯科大学）、梅津理恵先生（東北大学）および阿部浩也（大阪大学）で、最先端の研究成果が報告された。その後、ポスターセッションが行われ、72 件（接合科学研究所からは 12 件）の発表があった。活発な議論はその後の情報交換会まで引き続き行われ、イン
ヴァースイノベーション材料創出のための大変有益な機会となった。参加者は 112 名で、国際会議
DEJI2MA-3 は成功裏に終了した。

招待講演の様子

ポスター発表の様子― 270 ―

7．7

東京セミナー「スマートビームプロセスの新展開」
接合プロセス究部門

レーザプロセス学分野

准教授
2023 年 11 月 22 日、接合科学研究所主催の東京セミナーを大阪大学

佐藤雄二

医学・工学研究科東京ブランチにて開催した。本セミナーでは、共同研究賞の受賞講演 2 件、
「スマートビームプロセスの新展開」
をサブテーマに、最新の研究成果を交えた講演を 3 件、計 5 件の講演を行った。【セッション 1：接合科学共同利用・共同研究賞受賞講演】では、森正和 准教授（龍谷大学）より、厚鋼板の摩擦拡散接合についてご講演頂いた。続いて、小沢匠 主任研究員（海上・港湾・航空技術研究所）より、溶
接鋼構造物の安全性評価の合理化に資する破壊靭性試験規要件の改善提案についてご講演頂いた。
【セッション 2：レーザ溶接における適応制御技術の研究開発】では、大久保友雅

准教授（東京工科大）よりレーザ加熱技術とその照射条件推定 AI の開発についての成果をご紹介頂いた。続いて、
加藤進 主任研究員（産業技術総合研究所）より、光と材料の相互作用の解明を目的に第一原理電子状態計算を用いた溶融銅の反射率について理論と実験を用いた詳細な解析結果についてご紹介頂いた。最後に本研究所の佐藤准教授が、近赤外線ファイバレーザと青色半導体レーザによる 2 波長重畳ハイブリッドレーザシステムを用いた純銅溶接に関する研究成果を紹介し、レーザ溶接における適応制御技術の研究開発に関する成果を報告致しました。本セミナーには 38 名の方々が出席され、それぞれの講演において活発な議論がなされた。

― 271 ―

7．8

第 25 回大阪大学と上海交通大学共催学術交流セミナー「接合ワークショップ」ご報告
接合評価研究部門

接合構造化解析学分野

教授

麻

寧緒

2023 年 11 月 6 日〜 8 日に第 25 回大阪大学−上海交通大学学術交流セミナーが、4 年ぶりに対面形式で開催された。本セミナーは、当時の溶接工学研究所が溶接分野を中心とした先方との国際共同研究を起源とし、1985 年から始まった国際交流であり、今回は、「接合」、「レーザ」、
「情報」、
「船
舶海洋」
、「スマートシティ」、「バイオテクノロジー」、「燃焼工学」の 7 つの分野にまで発展して全学として取り組んでいる。
11 月 7 日の「接合ワークショップ」の開会式で、本研究所・麻教授より挨拶し、両大学接合分野の連携歴史および近年の活動を紹介し、国際共同研究の促進に関して期待を述べた。本ワークショッ
プでは、上海交通大学から 4 件の研究発表があり、接合研の Ammarueda 特任助教、Wu 助教、三浦
助教と工学研究科小椋准教授はそれぞれの研究成果を発表した。上海交通大学から 10 名、接合研から 19 名の教員と学生は参加し、活発な質疑討論が行われた。閉会式では、上海交通大学溶接レーザ加工研究所 LU 副所長が共同研究の成果や学術・教育の交流実績をまとめ、2024 年度、上海交通大学で開催する予定の第 26 回学術交流セミナーへの参加を呼びかけた。
11 月 8 日には、分野ごとの学術交流を行い、共同研究の課題を調整した。

― 272 ―

7．9

2023 年度 JST さくらサイエンスプログラム受け入れ報告
グローバル D&I 推進室

准教授

勝又

美穂子

2023 年 11 月 23 日（木）〜 12 月 13 日（水）の 21 日間、JST さくらサイエンスプログラムにより海外の学生及び研究者 5 名を本研究所に受け入れた。今回はマラヤ大学から 2 名の学生、インド工科大学ハイデラバードから 1 名の学生、そしてベトナム科学技術アカデミーから 2 名の若手研究者を受け入れた。接合研では、伊藤研究室、阿部研究室、田中研究室が受け入れ、指導及び協働研究を行った。
各参加者は事前に受け入れ研究室の指導教員と連絡を取り、本研究所滞在中に実施する組織観察や実験に向け、サンプルの準備などを行った上で渡航した。
活動開始初日はオリエンテーションを開催し、滞在中のスケジュール確認や参加者へ学食の紹介などを行った。また別日には受け入れ研究室の活動や研究紹介、そして本研究所の設備紹介を行った。設備は、FSW 機、レーザーアディティブマニュファクチャリングに関する機材、組織観察関係の機材等を見学した。
三週間の滞在中は、それぞれの研究室で研究スケジュールを計画頂き、適宜実験や分析などを行った。研究室によっては、同じ内容の研究を行っている本学学生とペアで実験を進めるなど、さくらサイエンスプログラムの受け入れを通して本学学生も海外学生や研究者との交流を深めるための工夫がされた。
滞在最終日となった 12 月 12 日（火）には、参加者 5 名より、滞在中に行った研究活動のまとめと得られた成果についての合同最終報告会を開催した。受け入れ研究室の教員や学生、職員も参加
し、研究成果を聴講した。参加者からは、今回の滞在により、研究に対する見方が大きく変化したことや、今後、博士課程へ進学して取り組みたい研究課題も見つけることができたなどのコメントがあった。

施設見学の様子

さくらサイエンスプログラム最終報告会を終えて― 273 ―

7．10

2023 年度「接合科学賞」及び「接合科学奨励賞」授与式・受賞記念講演
接合評価研究部門

接合構造化設計学分野

教授

三上

欣希

令和 5 年 11 月 16 日（木）に第 2 回「接合科学賞」および「接合科学奨励賞」の授賞式ならびに受賞記念講演を、本研究所 荒田記念館にて執り行った。本賞は、接合科学分野において顕著な研究業
績を収め、当該分野の発展に大いに貢献した研究者に贈られるもので、令和 4 年度に本研究所の創立 50 周年を記念して設立した。本年度は、以下の受賞者は以下のとおりである。
接合科学賞
上田 幸雄 博士（大阪大学名誉教授）「数値溶接力学」の学術的基盤構築
Dr. Stan A. David（Corporate Fellow Emeritus, Oak Ridge National Laboratory, USA）
Welding metallurgy and solidification
接合科学奨励賞
Dr. Biao Chen（Professor, Northwestern Polytechnical University, China）
Interface bonding mechanism and fabrication of carbon/metal composites
受賞記念講演は、対面とビデオ、オンライン配信のハイブリッド形式で実施された。各受賞者からは、受賞に係る研究トピックの概説から今後の展望、さらには当時の時代背景を踏まえた研究の苦労話に至るまで、非常に広範で学びの多い内容についてご講演があった。当日は、現役の教職員・学生を含む多数の参加があり、それぞれの研究・教育活動に対して大いに刺激になったものと考えられる。

授賞式および受賞記念講演の様子― 274 ―

7．11

国際産学連携溶接計算科学研究拠点 第 16 回講演会の報告
国際連携溶接計算科学研究拠点リーダー

教授

麻

寧緒

2024 年 3 月 5 日 10:00 〜 17:00 国際産学連携溶接計算科学研究拠点（CCWS）は、『船体・鋼橋・車体における溶接疲労安全性の向上技術と力学評価』というテーマで、第 16 回講演会を対面形式で開催した。6 名の講師が基調講演や招待講演を行い、68 名の方が参加された。
午前中のセッションで、大阪大学・大沢直樹教授、法政大学・内田大介教授、岐阜大学・植松美彦教授が、それぞれ、「船舶海洋構造物の疲労強度評価技術の研究動向」、「鋼橋の疲労強度評価に関する最近の取り組み」、「鋼板強度レベルやナゲット径の異なる抵抗スポット溶接継手の疲労強度評価」について、基調講演を行った。
午後のセッションでは、株式会社神戸製鋼所・加納覚様と三和ドック株式会社・松崎拓也様が、それぞれ、「疲労寿命を延伸する全姿勢溶接用 LTT 溶接材料の開発」と「LTT 伸長ビード角回し溶接
補修・補強法による疲労寿命の延伸」について講演した。本講演会の最後には本研究拠点の麻寧緒
教授が「研究ソフト JWRIAN による溶接疲労安全性と LTT 伸長ビード補強補修法の力学評価」について研究成果を報告した。
講演会中の活発な質疑討論や研究シーズの展示ポスター及び企業の展示物を見ながら議論する参加者の様子も見られ、産学連携のための情報交換や名刺交換の場を提供する CCWS の役割も果た
す講演会となった。

― 275 ―

7．12

第 17 回

接合科学カフェ「こんなこともやっている !? 〜日本でも居心地のいい研究所生活を〜」
技術部

技術職員

植原

邦佳

令和 5 年 11 月 1 日（水）にアートエリア B1（京阪電車中之島線『なにわ橋駅』地下 1 階コンコース）
で第 17 回 接合科学カフェが開催された。
接合科学研究所は、日本人教職員を対象に「日本語学習支援者養成プログラム」を開講している。
これは、外国人研究者や留学生との研究所でのコミュニケーションを、日本語を介することで活性化しようという取り組みである。今回は、カフェマスターの三上欣希教授の司会進行のもと、ゲス
トスピーカーに本プログラムの講師である大阪大学日本語日本文化教育センターの松岡里奈特任講師を迎え、受講者や研究所内の外国人教員の体験談を交えてプログラムを紹介した。
始めに、日本語学習中の Hong Seong Min 助教とプログラムを修了した植原邦佳技術職員が研究所内で日常的に交わされる日本語の会話を再現した劇を行い、植原技術職員の留学生対応からプロ
グラム受講前後の変化を会場の皆様にご覧いただいた。
次に、松岡特任講師から「日本人が留学生を受け入れるのではなく留学生と日本人が互いに歩み寄って研究所を創る」というプログラムの考え方が紹介され、プログラムを構成する 3 要素のひとつである やさしい日本語 のミニ講座が行われた。さらに、「日本語学習支援者養成プログラム」と同様に日本語日本文化教育センターの協力を得て接合科学研究所で開催されている理系学生のための日本語講座についても紹介され、研究所内で日本語を学ぶ外国人研究者と彼らの日本語使用をサポートする日本語学習支援者との相乗効果があることが示された。
植原技術職員は、「プログラムを受講したことで外国人と話すときは英語を話さないといけないという思い込みが払しょくされ、彼らに気軽に声をかけられるようになった。さらに、日本人学生に対しても思いやりの姿勢を示せるようになった。」と受講後の変化について語った。また、Hong 助教は、
「 やさしい日本語を使う日本人と会話をすると、日本語を話そうというモチベー
ションが高まる。日本語でコミュニケーションをとることで日本文化に溶け込めていると感じる。」と、話した。最後に， やさしい日本語 だけでなく異文化理解や日本語教育について同時に学ぶ本プログラムが、他に類をみないプログラムであることが示され、接合研の新しい取り組みを皆様に知っていただく
アートエリア B1ことができたように思う。

会場の様子― 276 ―

7．13

第 18 回

接合科学カフェ「こんなこともやっている !? 〜まさかこれが原料に？地球に優しい新素材〜」
技術部

技術職員

植原

邦佳

令和 6 年 1 月 17 日（水）にアートエリア B1 で接合科学カフェが開催された。
第 18 回となる今回は、カフェマスターの近藤勝義教授が司会進行を行い、ゲストスピーカーの
梅田純子教授が「こんなこともやっている !? 〜まさかこれが原料に？地球に優しい新素材〜」と題して講演を行った。
始めに、「地殻に存在する元素のベスト 10 は？」という問いが会場に投げかけられ、第 9 位のチタンに関する研究が紹介された。参加者の皆様と一緒にチタンの特徴や身近なチタン製品について考えたあと、チタンの製造工程で約 20% 発生する廃材（多量の不純物を含む）から再生チタン粉末を生成するアップグレードリサイクル技術についての説明があった。
次に、バイオマス燃料が紹介され、その中でも農業廃棄物である『もみ殻』に注目した梅田教授の研究についてのお話があった。日本では、年間 200 万トンのもみ殻が発生しており、その 90% が廃棄処分されている。海外では、燃やすことでもみ殻をエネルギー源として使用している例もある
が、燃焼後に発がん性物質（結晶性シリカ）が生成することが深刻な問題となっている。梅田教授
からは、この結晶性シリカを発生させないためのご自身の研究と、その結果得られる安全なシリカ（非晶質シリカ）が紹介された。特に、梅田教授の手法により得られる非晶質シリカは、高純度で多孔質であるという特徴を持っており、放射性廃棄物保管に使用するコンクリート材料の高機能化を可能にする例が紹介され、廃棄物であったもみ殻が世界共通の課題に貢献できることが示された。
会場にお越しの皆様からは、高機能性
コンクリートの性質や耐久年数、もみ殻
由来のシリカのコストなどについても質問があり、アンケートからは「新しい使い方がとても面白かったです！！」というお声もいただいた。今回は、SDGs の観点からも注目される接合科学研究所の研究を皆様に知っていただく絶好の機会となった。

ゲストスピーカー

会場の様子

梅田純子教授カフェマスター― 277 ―

近藤勝義教授7．14

第 19 回

接合科学カフェ「こんなこともやっている !? 〜電子機器を支えるはんだ付の世界〜」
技術部

技術職員

植原

邦佳

令和 6 年 3 月 22 日（金）にアートエリア B1 で接合科学カフェが開催された。
第 19 回となる今回は、カフェマスターの池田倫正教授が司会進行を行い、ゲストスピーカーの巽裕章講師が「こんなこともやっている !? 〜電子機器を支えるはんだ付の世界〜」と題して講演を行った。
始めに、はんだ付の歴史が紹介された。はんだ付は、紀元前 4000 年以上前から金属加工に使われており、宝飾品や武器に使用されてきた。現代においては、電子機器、模型、アクセサリー、ス
テンドグラスの製作などにはんだ付が使用されている。
続いて、はんだ合金についての説明があり、すず - 鉛合金の使用禁止に伴って研究が進んだ様々な組成のはんだ合金とそれらが溶ける温度について、ピザ窯やホットプレートなど身近な温度と比較しながら説明があった。また、ワイヤ、ボール、ペースト、フィルムといった様々な形状のはんだも紹介された。次に、フローはんだ付、リフローはんだ付、レーザはんだ付といった、工業的に利用されている自動化されたはんだ付が紹介された。また、はんだ付のメリットとして、①精密で低ダメージで②たくさんの箇所を一度に③比較的いろいろな材料を接合できることが紹介された。
最後に、最新の研究課題に関連した話題として電子機器のはんだ付が紹介された。電子機器のはんだ付は「小型化」と「温度信頼性」が求められる。電子機器がどんどん小さくなった際に問題となる銅とすずの金属間化合物（脆くて電気を伝えにくい）に関する研究やはんだ付以外の方法に対してシミュレーションを行った研究例が多く示された。さらに、はんだの弱点である温度についての説明もあった。電子機器の最高動作温度は 125℃であり、これははんだにとって非常に過酷な状況である。そのため、低温で接合できるだけでなく高温でも安定して使用できるはんだの研究が現在も進められている。このように、古くて新しい「はんだ付」が電子機器と AI の進化を支えます。と、講演は締め括られた。
会場からは、たくさんの質問を頂くことができ、みなさんと一緒にはんだ付の不思議を楽しむことができた。身近な電子機器を見た際には、少しはんだ付のことを思い出して頂ければ幸いである。
接合科学研究所では、今後も『接合』を身近に感じて頂けるイベントを計画している。詳細が決まり次第、ホームページ等でお知らせする。

会場の様子

池田倫正教授巽裕章講師― 278 ―

7．15

MRM2023/IUMRS-ICA2003
接合評価研究部門

接合構造化設計学分野

教授

三上

欣希

2023 年 12 月 11 日〜 16 日に国立京都国際会館にて、Materials Research Meeting 2023/International
Union of Materials Research Societies-International Conference in Asia 2023（略称：MRM2023/IUMRSICA2023（Grand Meeting2023））が開催された。本研究所では、溶接・接合を先端材料の実用化・社
会実装に不可欠な技術と捉え、溶接・接合および関連する材料加工に関する研究を幅広く対象とした、 Joining and Welding for Advanced Materials と題したシンポジウムを提案・実施した。基調講演 1 件、招待講演 3 件、一般講演 23 件、ポスター講演 9 件からなる計 36 件の講演が 12 月 14・
15 日の二日間にわたって行われた。基調講演は C Robert Kao 氏（National Taiwan University、台湾）
による「Low Temperature In-bearing Solders for Microelectronic Applications」、招待講演は、北野萌一
氏（ 物 質・ 材 料 研 究 機 構 ）に よ る「Detailed Evaluation of In-situ Observations of Weld Solidification
Behavior by Synchrotron Radiation X-rays Utilizing Data Science」、Min-Su Kim 氏（Korea Institute ofIndustrial Technology、韓国）による「Thermal damage free facile fabrication of Ag nanowire transparent
conductive film using microwave irradiation」、Yu-An Shen 氏（Feng Chia University、 台 湾 ）に よ る「Investigating Thermomigration in Cu/Sn3.5Ag/FeCoNiMn Solder Joint」であった。シンポジウム内では、AM（Additive Manufacturing）およびマイクロ接合に関する特別セッションも企画し、それぞれ 8 件、11 件の講演があった。さらに、本国際会議では、関連分野のシンポジウムで構成されるより大きなクラスターが設けられ、プロセス関係のクラスターにおいて、藤井英俊所長が、「Developmentof Solid-State Low-temperature Welding Methods Enabling Various Materials to be Welded with 100%
Joint Efficiency」と題した基調講演を行い、最新の接合技術を広く材料科学分野に対して紹介した。
二日間にわたり、活発な議論が交わされ、先端材料研究と溶接・接合研究のさらなる融合につながる機会を提供できた。

クラスターにおける基調講演

シンポジウムにおける講演― 279 ―

7．16

JWRI 道場プログラム（1）参加対象者① 海外の大学院に在籍しながら、本研究所で研究指導を受けることを希望する者（特別研究学生）② プログラム開始までに、大学を卒業した者（卒業見込みの者を含む）及びこれと同等以上の学力と研究能力がある者で、本学大学院工学研究科への進学を希望する者（研究生）（2）令和 5 年度
氏
（国

名
籍）

JWRI 道場プログラム合格者一覧（辞退者除く）
所属・職名等

受入部門等

研究題目

プログラム
期間

チョウ ホウZHANG PENG
䑳մ먹
（中国）

南京航空航天大学（中国）
博士課程在学中

接合プロセス研究部門 エポキシ樹脂添加による鉛
微細接合学分野
フリーはんだ材料の耐熱性
西川 宏 教授
向上

R4.9.1〜R6.3.31

シュン クンSHENG KUN
盛 坤
（中国）

鄭州大学
（中国）
博士課程在学中接合機構研究部門
接合界面機構学分野藤井 英俊 教授

生分解性血管ステントのためのマグネシウム合金ミニ
チューブの作成

R4.9.1〜
R5.8.31

ワン カイ
WANG KAI
王 ⭰（中国）

北京航空航天大学（中国）
博士課程在学中接合機構研究部門
接合界面機構学分野藤井 英俊 教授

摩擦攪拌加工を施した Ti10V-2Fe-3Al 合 金 の 動 的 相変態とその超塑性への影響

R4.11.1〜
R5.8.31

チン セイカCHEN JINGJIA
陳 靖佳
（中国）

江蘇科技大学（中国）
令和 3 年 7 月学部卒業

接触誘起振動ツールによるイ接合評価研究部門
ンクリメンタルフォーミング
接合構造化解析学分野
プロセスが製品表面品質に与麻 寧緒 教授
える影響に関する研究

R4.10.1〜
R5.9.30― 280 ―

（3）JWRI 道場プログラム 参加報告
ZHANG PENG
PhD student,
College of Materials Science and Technology,
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,
Nanjing, Jiangsu Province, China

With the guidance and support of Prof. Hiroshi NISHIKAWA, I have completed
the JWRI DOJO Program at Department of Micro-joining, Joining and Welding Research Institute (JWRI),
Osaka University from September 1, 2022 to March 31, 2024. The research subject is “Thermal reliability of
epoxy-containing Sn-based solder joint”.
My research mainly focuses on the reliability evaluation of novel epoxy-containing Sn-based solder joints,
including isothermal aging reliability and thermal cycling reliability. In my research, the macro-appearance
and microstructure of the corresponding solder joint were observed after reliability tests, and the evolution of
the interfacial behaviors and mechanical properties were also investigated. Finally, the damage mechanism of
thermal loads and the inﬂuence of epoxy addition were discussed, which may provide design experience forhigh-performance soldering materials.
I sincerely appreciate Prof. Hiroshi NISHIKAWA for providing me with this opportunity to study in his
lab. I would also like to express my gratitude to the other lab members. for their kind help and companionshipduring my time at JWRI, Osaka University.

― 281 ―

SHENG KUN
PhD student,
School of Materials Science and Engineering,
Zhengzhou University,
Zhengzhou, Henan province, China

I completed the JWRI DOJO project at the Joining and Welding Research Institute (JWRI) of Osaka
University from September 1, 2022, to August 31, 2023, within the Division of Materials Joining Mechanism,
under the guidance of Professor Fujii. The research spanned a period of 12 months. The title of my research
was 'Effect of Microstructure Uniformity on Mechanical Properties and Fracture Behavior of Friction
Stir Processed Magnesium Alloy.' My research encompassed magnesium alloy friction stir processing,microstructure analysis, and mechanistic research.
Specifically, I explored the microstructure uniformity, mechanical properties, and tensile fracture behaviorof magnesium alloys under different friction stir processing methods, revealing the significant impact of
microstructural non-uniformity, especially texture, on the mechanical properties of magnesium alloys. I
also investigated reciprocating stir friction processing, which greatly improved the mechanical properties ofmagnesium alloys by enhancing microstructural uniformity.
My time at JWRI was a wonderful experience, and I am thrilled to have had the opportunity to study andresearch magnesium alloy friction stir processing as a doctoral student. I would like to express my sincere
gratitude to Professor Fujii for his guidance and to all the members of his laboratory for their friendly support
during my studies at JWRI.

― 282 ―

WANG KAI
PhD student,
School of Materials Science and Engineering,
Beihang University,
Beijing, China

I have completed the JWRI DOJO Program at the Department of Materials Joining Mechanism, Joining
and Welding Research Institute (JWRI), Osaka University, under the supervision of Prof. Fujii Hidetoshi. My
research focused on "Dynamic phase transformation and its impact on the super-plasticity of the friction stirprocessed Ti-10V-2Fe-3Al alloy", from November 1, 2022 to August 31, 2023 for ten months.
During my research, I studied the effect of Friction Stir Processing (FSP) on the microstructure andmechanical properties of Ti-10V-2Fe-3Al (Ti-10-2-3) alloy forged plates under different parameters. As thestirring tool rotation speed decreased and the heat input reduced, the grain size continuously refined. Tensile
tests exhibited a double-yield phenomenon, attributed to stress-induced martensitic transformation. Moreover,finer grains required higher triggering stress for the martensitic transformation to occur.
Then I successfully applied FSP technique for the first time to process Ti-10-2-3 alloy forged plates
using a stable and ultra-low heat input parameter of 150 rpm-100 mm/min. This resulted in a fine-grained
β single-phase microstructure with a grain size of 6.41 μm. Subsequently, I conducted tensile tests on thismicrostructure at temperatures of 650℃, 700℃, 750℃, and strain rates of 3×10−3 s−1, 1×10−3 s−1, 3×10−4 s−1.
The optimal superplasticity of 634% was achieved at 700℃ and 3×10−4 s−1. I further analyzed the influence oftemperature and strain rate on the microstructural evolution and phase transformation during the superplastic
deformation of the alloy. The results revealed that the superplastic deformation of the Ti-10-2-3 alloy is mainly
controlled by grain boundary sliding (GBS) with the concurrent occurrence of dynamic phase transformation(DPT) and dynamic recrystallization (DRX). Additionally, I attempted a post-heat treatment (PHT) approachto pre-precipitate α phase in the FSPed samples. The FSP+PHT sample was subsequently subjected to tensile
testing at 750℃ and 3×10−4 s−1, resulting in remarkable superplasticity of 807% and a low peak stress.
My experience at JWRI was incredibly fruitful and rewarding, and I am eager to have the opportunity tocontinue collaborating and learning with JWRI in the future as a researcher.
I would like to express my sincere appreciation to Prof. Fujii Hidetoshi for his guidance and support during
my stay at JWRI, Osaka University, as well as the members of his laboratory for their kind assistance.

― 283 ―

CHEN JINGJIA
Research student,
Joining and Welding Research Institute,
OSAKA UNIVERSITY

I have completed the JWRI DOJO Program at Department of Joining Mechanics and Analysis, Joining and
Welding Research Institute (JWRI), Osaka University under the supervision of Prof. Ninshu Ma, on “Numericalanalysis of effect of incremental forming process using vibration tool”, from October 1, 2022, to September
30, 2023 for one year.
About my research, I am committed to applying incremental forming technology to thin plate processing,
because incremental forming technology has a short production cycle, simple tools, is also suitable forforming various shapes, and it can ensure that the plate has better forming performance in many applications.
Different from the normal incremental forming tool, the cross-section of vibration tool is not circular, but oval.
This will cause the high-speed rotation of the tool to vibrate the plate during the forming process, change theplastic deformation mode, and improve the forming performance of the plate. In this research, the forming
experiment using this vibration tool was conducted and the influence of process parameters on the formability
were investigated. The process parameters include tool rotation speed, tool feeding depth and tool path. This
research will be of great help in improving the sheet forming limit.
I had a rewarded time at JWRI and it has certainly been a fruitful experience to me. Next, I will continue
my research as a first-year master of the Graduate School of Engineering.
I sincerely thank Professor Ma for his guidance and laboratory members for their strong support during mystudy at JWRI.

― 284 ―

大阪大学接合科学研究所年次報告

2023 年度

令和 6 年

7 月発行

編

集

大阪大学接合科学研究所自己評価委員会

発行

大阪大学接合科学研究所
大阪府茨木市美穂ヶ丘 11 − 1
電話 06（6877）5111 番

印

刷株式会社シンメイ社