WO2007102380A1

WO2007102380A1 - 摩擦攪拌接合用工具、それを用いた接合法及びそれにより得た加工物

Info

Publication number: WO2007102380A1
Application number: PCT/JP2007/053802
Authority: WO
Inventors: Tomohiro Maruko; Toshiyuki Morino; Tomoaki Miyazawa
Original assignee: Furuya Metal Co., Ltd.
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2007-09-13
Also published as: EP1992442A1; US20090068491A1; RU2421313C2; EP1992442A4; RU2008139989A; US7743961B2; CN101394964B; KR101297479B1; EP1992442B1; JPWO2007102380A1; CN101394964A; KR20090003169A; JP4047371B2

Abstract

　本発明の目的は、摩擦攪拌接合用工具について、１３５０°C以上の高融点を有する金属又は合金からなる被加工物を摩擦攪拌接合した場合においても、工具からの不純物の混入が少なく、摩耗が少なく、且つ、破壊されにくくすることである。　本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、１３５０°C以上の高融点を有する金属若しくは合金を被加工物として摩擦攪拌接合することができ、少なくとも前記被加工物に接触させる部分が、イリジウムを含有し、レニウム、ルテニウム、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、ロジウム或いはこれらの２種以上を含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム、イットリウム或いはこれらの２種以上を含有する組成を有し、且つ、マイクロビッカース硬度が３００Ｈｖ以上の硬度を有する。　

Description

明細書

摩擦攪拌接合用工具、それを用いた接合法及びそれにより得た加工物技術分野

[0001] 本発明は、高融点部材を摩擦攪拌接合（Friction Stir Welding)するための摩擦攪拌接合用工具と、それを用いた摩擦攪拌接合法並びに該摩擦攪拌接合法によつて得られた加工物に関する。

背景技術

[0002] 金属の接合方法として、摩擦攪拌接合法の技術が開示されている（例えば特許文献 1又は 2を参照。）。摩擦攪拌接合法は、被加工物を相互に当接若しくはほぼ当接させて細長の結合領域を規定し、結合領域に挿入した摩擦攪拌接合用工具を回転させつつ移動させて、摩擦熱を利用して被加工物を接合する接合法である。そして、摩擦攪拌接合法は、鉄、アルミニウム合金などの金属相互の溶接は勿論異種金属の溶接すら可能な溶接法である。

[0003] 摩擦攪拌接合法については、融点が比較的低いアルミニウム及びアルミニウム合金を対象とした接合が多く検討されており、 1350°C以上の高融点を有する金属又は合金を被カ卩ェ物として摩擦攪拌接合法を適用した報告例は少ないが、高融点である白金を接合した技術の開示がある（例えば特許文献 3を参照。）。

[0004] 特許文献 1 :特表平 7— 505090号公報

特許文献 2：特表平 9一 508073号公報

特許文献 3：特開 2004— 090050号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] しかし、このような高融点を有する被加工物とする場合、摩擦攪拌接合用工具と被加工物との摩擦による発熱は、例えばアルミニウム及びアルミニウム合金等の比較的融点が低い被力卩ェ物を対象とした場合と比較して、さらに高温まで上げる必要がある。したがって、摩擦攪拌接合用工具は、高融点の被加工物を接合し、長寿命であるために、摩擦によって高温に発熱させてもそれに耐える化学的安定性、耐熱強度、耐摩耗性及び耐熱衝撃性が要求される。

[0006] そこで本発明の目的は、摩擦攪拌接合用工具について、 1350°C以上の高融点を有する金属又は合金からなる被加工物を摩擦攪拌接合した場合においても、工具からの不純物の混入が少なぐ摩耗が少なぐ且つ、破壊されにくい工具を提供することであり、そしてこの工具を用いて安定して摩擦攪拌接合を実現することである。課題を解決するための手段

[0007] 本発明者らは、摩擦攪拌接合用工具を形成する材料の組成を種々検討した結果、イリジウムを含有し、所定の元素を副成分として含有する組成をもつ合金によって摩擦攪拌接合用工具を形成すると、高融点を有する被加工物を安定して摩擦攪拌接合できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、 1350°C以上の高融点を有する金属若しくは合金を被カ卩ェ物として摩擦攪拌接合することができる摩擦攪拌接合用工具であって、少なくとも前記被カ卩ェ物に接触させる部分が、イリジウムを含有し、レニウム、ルテニウム、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、ロジウム或いはこれらの 2種以上を含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム、イットリウム或いはこれらの 2種以上を含有する組成を有し、且つ、マイクロビッカース硬度が 300H V以上の硬度を有することを特徴とする。

[0008] 本発明に係る摩擦攪拌接合用工具では、前記被加工物に接触させる部分が、イリジゥムを含有し、レニウム又はルテニウムを 1. 0〜50. 0原子⁰ /₀含有し、さらにジルコ二ゥム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はィットリウムを 0.：!〜 5. 0原子％含有する 3元合金で形成されていることが好ましい。

[0009] 本発明に係る摩擦攪拌接合用工具では、前記被加工物に接触させる部分が、イリジゥムを含有し、モリブテン又はタングステンを 1. 0〜35. 0原子％含有し、さらにジルコニゥム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを 0·：!〜 5· 0原子％含有する 3元合金で形成されていることが好ましい

[0010] 本発明に係る摩擦攪拌接合用工具では、前記被カ卩ェ物に接触させる部分が、イリジゥムを含有し、ニオブ又はタンタルを 1. 0〜25. 0原子⁰ /₀含有し、さらにジルコニゥム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイツトリゥムを 0·：!〜 5· 0原子％含有する 3元合金で形成されていることが好ましい。

[0011] 本発明に係る摩擦攪拌接合用工具では、前記被加工物に接触させる部分が、ィリジゥムを含有し、レニウム又はノレテニゥムを 1. 0〜50. 0原子％及びロジウムを 1. 0 〜18. 0原子⁰ /₀含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリゥム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを 0. ：!〜 5. 0原子％含有する 4元合金で形成されていることが好ましい。

[0012] 本発明に係る摩擦攪拌接合用工具では、前記被加工物に接触させる部分が、イリジゥムを含有し、モリブテン又はタングステンを 1. 0〜35. 0原子％及びロジウムを 1 . 0〜： 18. 0原子⁰ /₀含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを 0.：!〜 5. 0原子％含有する 4元合金で形成されていることが好ましい。

[0013] 本発明に係る摩擦攪拌接合用工具では、前記被カ卩ェ物に接触させる部分が、イリジゥムを含有し、ニオブ又はタンタルを 1. 0〜25. 0原子％及びロジウムを 1. 0〜18 . 0原子⁰ /₀含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリ二ゥム、スカンジウム又はイットリウムを 0.：!〜 5. 0原子％含有する 4元合金で形成されてレ、ることが好ましレ、。

[0014] 本発明に係る摩擦攪拌接合用工具では、前記被加工物に接触させる部分が、少なくともイリジウムとロジウムとを含有し、ロジウムの含有量が 1. 0-18. 0原子⁰ /₀であること力 S好ましい。ロジウムを含有させることで、機械的摩耗のみならず、高温揮発が抑制されていることによって、工具の長寿命化が図られる。

[0015] 本発明に係る摩擦攪拌接合法は、被加工物を相互に当接若しくはほぼ当接させて細長の結合領域を規定し、該結合領域に挿入した摩擦攪拌接合用工具を回転させつつ移動させて、前記被加工物を接合する摩擦攪拌接合法において、前記被加工物は、 1350°C以上の高融点を有する金属若しくは合金からなり、前記摩擦攪拌接合用工具として、本発明に係る摩擦攪拌接合用工具を使用することを特徴とする。

[0016] 本発明に係る摩擦攪拌接合法では、前記摩擦攪拌接合用工具の押し当て面の裏面側に、イリジウムのバックプレート又はイリジウムを含有し、レニウム、ルテニウム、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、ロジウム、ジルコニウム又はハフニウム或いはこれらの 2種以上を副成分として含有する組成を有するバックプレート又はイリジゥム被膜若しくは前記組成を有する被膜を施したバックプレートをあてがいながら、接合を行なうことが好ましい。被カ卩ェ物の裏面側もかなりの高温まで上昇する。そこでそれに耐えうる化学的安定性、耐熱強度及び耐熱衝撃性を有する材料からなるバックプレート又は該組成を有する被膜を施したバックプレートをあてがうことで、バックプレ一トの融着を防止し、またバックプレートからの不純物の混入を防止できる。

[0017] 本発明に係る摩擦攪拌接合部位を有する加工物は、前記摩擦攪拌接合法によつて、接合されたことを特徴とする。

発明の効果

[0018] 本発明は、摩擦攪拌接合用工具について、 1350°C以上の高融点を有する金属又は合金からなる被加工物を摩擦攪拌接合した場合においても、工具からの不純物の混入を少なくし、摩耗を少なくし、且つ、破壊されることを低減できる。また、この工具を用いて安定した摩擦攪拌接合を実現することができる。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]摩擦攪拌接合法の機構の一形態を示す概念図である。

[図 2]再結晶温度とマイクロビッカース硬度との関係を示す図である。

[図 3]熱処理時間と単位面積あたりの質量減との関係を示す図である。

[図 4]ツール外周の回転距離と単位面積あたりの質量減との関係を示す図である。

[図 5]Ir- Re-Zr系合金においてマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲を示す図である。

[図 6]Ir- Re- Hf系合金においてマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲を示す図である。

[図 7]Ir- Re- Y系合金においてマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲を示す図である。

[図 8]Ir- Re-Sm系合金においてマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲を示す図である。

[図 9]Ir-Ru-Zr系合金においてマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲を示す図である。

[図 10]Ir- Ru- Hf系合金においてマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲を示す図である。

[図 ll]Ir-Mo-Zr系合金においてマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲を示す図である。

[図 12]Ir-Mo-Hf系合金においてマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲を示す図である。

[図 13]Ir-Re-Zr-Rh系合金においてマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲を示す図である。

符号の説明

[0020] 1A, 1Bは被加工物、 2は結合領域、 3は摩擦攪拌接合用工具 (プローブピン）、 4はペンシル部分、 5は肩状部、 6はバックプレート、 7はモータ、 8は進行方向。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、本発明について詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。最初に図 1を参照して摩擦攪拌接合法のプロセスとその装置について説明する。

[0022] 摩擦攪拌接合法は、被加工物 1A, 1Bを相互に当接若しくはほぼ当接させて細長の結合領域 2を規定する工程、摩擦攪拌接合用工具 3を回転させながら結合領域 2 に挿入して摩擦攪拌接合用工具 3と結合領域 2との間で摩擦熱を発生させる工程、発熱させた結合領域中に可塑性領域を発生させ、被加工物同士を接合する工程を備えるものである。接合後は、摩擦攪拌接合用工具 3は結合領域 2から取り外された状態となっている。

[0023] ここで、摩擦攪拌接合用工具 3は円柱形の肩状部 5とその端面に形成されたペンシル部分 4とを備える。なお、摩擦攪拌接合用工具 3はモータ 7によって回転する。摩擦攪拌接合用工具 3と被加工物 1A, 1Bとの摩擦が行なわれなければならないので、被加工物 1A, 1Bは相互に当接されていなければならなレ、。摩擦が行なわれることを条件に被加工物がほぼ当接していても良い。また、スポット接合ではなく連続した接合を行なうために結合領域 2は細長でなければならず、結合領域 2に大きな空間力 Sあると摩擦攪拌接合用工具 3と被力卩ェ物 1A, IBとの摩擦が行なわれない。さらに、摩擦攪拌接合用工具 3は摩擦熱に耐えなければならず、且つ回転によるねじれの応力に耐え得る強度を有する必要がある。また、被加工物 1A， IBの裏面側にはバックプレート 6が配置される。

[0024] 次に摩擦攪拌接合法の原理について説明する。被加工物 1A, 1Bを突合せ、摩擦攪拌接合用工具 3を回転させ、ペンシノレ部分 4をゆっくりと結合領域 2である突合せラインに揷入する。このとき、ペンシル部分 4が設けられている円柱形の肩状部 5の端面と、被加工物 1A， IBの表面が当接し合っている。このペンシル部分 4の長さは溶接深さに必要なものとする。摩擦攪拌接合用工具 3が回転して、結合領域 2に接触すると摩擦が接触点の材料を急速に加熱させ、その結果、材料の機械的強度を低下させる。さらに力を加えると摩擦攪拌接合用工具 3はその進行方向 8に沿って材料をこね、押し出す。結合領域 2では、摩擦攪拌接合用工具 3の回転する肩状部 5とペンシル部分 4によって発生した摩擦熱力肩状部 5の端面部分とペンシノレ部分 4の周りの金属に高温の可塑性領域を作る。被力卩ェ物 1A， IBが摩擦攪拌接合用工具 3の動きと反対方向に動くかその逆に動くと、塑性化した金属は摩擦攪拌接合用工具 3の進行方向 8の前端で潰れ、機械的攪拌と摩擦攪拌接合用工具 3の形状と回転方向による鍛造作用によって後端へ移動する。この結果、摩擦攪拌接合用工具 3の前面の接合部を加熱し、可塑性領域を作り出す。そして被加工物に存在する酸化膜を破壊し潰れた金属を攪拌しながら、摩擦攪拌接合用工具 3の後端で可塑性領域は接合される。

[0025] 摩擦攪拌接合法では、亀裂発生がなくなり、溶着金属の蒸発による合金要素の口スが無ぐ合金成分をそのまま保持でき、さらに溶接器具の圧入、攪拌及び鍛造作用によって微細な粒状組織が溶着金属に形成されるというメリットがある。

[0026] 本実施形態に係る摩擦攪拌接合用工具 3は、 1350°C以上の高融点を有する金属若しくは合金を被加工物として摩擦攪拌接合することができる摩擦攪拌接合用工具であって、少なくとも前記被カ卩ェ物に接触させる部分が、イリジウムを含有し、レニゥム、ルテニウム、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタノレ、ロジウム或いはこれらの 2種以上を含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリ二ゥム、スカンジウム、イットリウム或いはこれらの 2種以上を含有する組成を有し、且つ、マイクロビッカース硬度が 300Hv以上の硬度を有するというものである。

[0027] 本実施形態に係る摩擦攪拌接合用工具では、接合目的の被加工物は、特に 135 0°C以上の高融点を有する金属若しくは合金である。もちろん 1350°C未満の融点を有する金属若しくは合金を接合する目的としても使用できる。 1350°C以上の高融点を有する金属若しくは合金としては、数例を例示すれば、チタン、チタン基合金、白金、白金基合金、ステンレス鋼、炭素含有量が 2質量％以下の鋼である。ここでステンレス鋼は、 12%以上のクロムを含む鋼であり、マルテンサイト系、フェライト系、ォーステナイト系のいずれも含まれる。さらに、フェライト/オーステナイト 2相混合組織をもつ 2相ステンレス鋼、 PHステンレス鋼も含まれる。本実施形態に係る摩擦攪拌接合用工具 3では、 1600°C以上の高融点を有する金属若しくは合金を被カ卩ェ物、例えばチタン、チタン基合金、白金、白金基合金について摩擦攪拌接合を行なう場合には、前記したジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム、イットリウムのグループのうち、ジルコニウム又は/及びハフニウムを含む工具とすることが好ましレ、。

[0028] なお、つき合わせる被加工物同士は異種組成のものであっても良レ、。さらに、強度強化のために酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化ハフニウム等の酸化物微粒子を分散させた酸化物分散強化型の金属若しくは合金も本実施形態における高融点を有する金属若しくは合金に含まれる。

[0029] 被加工物に接触させる部分とは、図 1を参照すれば、円柱形の肩状部 5とその端面に形成されたペンシル部分 4である。少なくとも当該部分が特に化学的安定性、耐熱強度、耐摩耗性及び耐熱衝撃性が要求される。図 1では肩状部 5を長く形成して直接モータ 7を取り付けているが、例えば肩状部 5の上端部分に他材質からなる軸部（不図示）を固定し、該軸部にモータ 7を取り付けることとしても良い。軸部は、直接摩擦される部分ではないため、上記要求特性は被加工物に接触させる部分と比較して高度に要求されないためである。ただし、軸となることから耐ねじれ強度は要求される。なお、軸部は被加工物に接触させる部分とはならなレ、が、肩状部 5とペンシル部分 4と同一材料で形成されていても良い。 [0030] 被加工物に接触させる部分は、イリジウムを含有し、レニウム、ルテニウム、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、ロジウム或いはこれらの 2種以上を含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム、イットリウム或いはこれらの 2種以上を含有する組成を有する材料で形成される。 135 0°C以上の高融点を有する被加工物を摩擦攪拌接合する際、摩擦攪拌接合用工具は、被カ卩ェ物の結合領域に押し付けられた状態で回転させられるため、上記被加工物の融点に近い温度まで加熱された状態で、圧縮応力とねじれ応力が加えられる。

[0031] 前記組成を有する材料で摩擦攪拌接合用工具を形成する場合において、レニウム、ルテニウム、モリブデン、タングステン、ニオブ又はタンタルの添加によって材料強度及び材料硬度の向上が図られる。ロジウムの添加によって高温域使用雰囲気の酸化減耗に対する化学的安定性の向上が図られる。また、ジノレコニゥム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの添加によつて材料強度及び材料硬度の向上と結晶粒微細化が図られる。これらの作用によつて被加工物との摩擦による工具の摩耗を減少させ、被加工物へ不純物の混入を減少させる。

[0032] また、これらの材料で摩擦攪拌接合用工具を形成することで高温強度が得られ、作業中に圧縮応力とねじれ応力が加えられてもそれに耐えうる。また、耐熱衝撃性も良好となるため、作業を行なうたびに昇温降温が繰り返されてもそれを原因として破壊されることは少ない。

[0033] さらに被カ卩ェ物に接触させる部分は、耐摩耗性が要求されるため、上記組成の材料で形成されるもののうち、マイクロビッカース硬度が 300Hv以上の硬度を有する材料で形成する必要がある。好ましくはマイクロビッカース硬度が 390Hv以上、さらに好ましくは 490Hv以上である。本実施形態の摩擦攪拌接合用工具の硬度は、マイクロビッカース硬度試験 (JIS— Z2244)によって評価した。マイクロビッカース硬度が 3 OOHv未満の材質で工具を形成すると、被加工物との摩擦によって早期に摩耗してしまうため寿命が短い。

[0034] なお、マイクロビッカース硬度の測定温度は、 1350°Cで熱処理後にマイクロピツカース硬度試験 FIS— Z2244)によって測定されたものである。 [0035] 本実施形態に係る摩擦攪拌接合用工具において、少なくとも被加工物に接触させる部分は、 3元系合金又は 4元系合金或いは 5元以上の合金によって形成されるが、例えば、 3元系合金の種類を示せば次の通りである。表記は元素記号を用いる。

[0036] 3元系合金の種類として、例えば、 Ir_Re_Zr系、 Ir_Ru_Zr系、 Ir_Mo_Zr系、 Ir_W_Zr系、 Ir_Nb_Zr系、 Ir_Ta_Zr系、 Ir_Rh_Zr系、 Ir_Re_Hf系、 Ir— Ru— Hf系、 Ir— Mo— Hf系、 Ir— W— Hf系、 Ir— Nb— Hf系、 Ir— Ta— Hf系、 Ir_Rh_Hf系、 Ir_Re_La系、 Ir_Ru_La系、 Ir_Mo_La系、 Ir_W_La系、 Ir_Nb_La系、 Ir_Ta_La系、 Ir_Rh_La系、 Ir_Re_Ce系、 Ir_Ru_Ce系、 Ir_Mo_Ce系、 Ir_W_Ce系、 Ir_Nb_Ce系、 Ir_Ta_Ce系、 Ir_Rh_Ce 系、 Ir— Re— Sm系、 Ir— Ru— Sm系、 Ir— Mo— Sm系、 Ir— W— Sm系、 Ir— Nb _ Sm系、 Ir_Ta_Sm系、 Ir_Rh_ Sm系、 Ir_Re_Gd系、 Ir_Ru_Gd系、 Ir_ Mo_Gd系、 Ir_W_Gd系、 Ir_Nb_Gd系、 Ir_Ta_Gd系、 Ir_Rh_Gd系、 Ir — Re— Sc系、 Ir— Ru— Sc系、 Ir— Mo— Sc系、 Ir— W— Sc系、 Ir— Nb— Sc系、 Ir —Ta— Sc系、 Ir—Rh— Sc系、 Ir— Re— Y系、 Ir— Ru— Y系、 Ir— Mo— Y系、 Ir— W—Y系、 Ir—Nb—Y系、 Ir—Ta—Y系、 Ir—Rh—Y系がある。

[0037] ここで被カ卩ェ物に接触させる部分を、イリジウムを含有し、レニウムを含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを含有する 3元合金で形成する場合には、レニウムの含有量を 1. 0 〜50· 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 10. 0-25. 0原子％とする。また、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0· ：!〜 5· 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 1 · 0〜3. 0原子％とする。レニウムの含有量を 1. 0原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 50. 0原子％を超えると、高温での酸化揮発減耗量が増加する。ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリ二ゥム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0. 1原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 5. 0原子％を超えると、融点の低下ゃ材料の均一性が劣る場合がある。

[0038] ここで被カ卩ェ物に接触させる部分を、イリジウムを含有し、ルテニウムを含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジゥム又はイットリウムを含有する 3元合金で形成する場合には、ルテニウムの含有量を 1 . 0-50. 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 10· 0-25. 0原子％とする。また、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジゥム又はイットリウムの含有量を 0.：!〜 5. 0原子⁰ /₀とすることが好ましぐより好ましくは 1. 0〜3. 0原子％とする。ルテニウムの含有量を 1. 0原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 50. 0原子％を超えると、高温での酸化揮発減耗量が増加する。ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0. 1原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 5. 0原子％を超えると、融点の低下や材料の均一性が劣る場合がある。

[0039] ここで被カ卩ェ物に接触させる部分を、イリジウムを含有し、モリブデンを含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジゥム又はイットリウムを含有する 3元合金で形成する場合には、モリブデンの含有量を 1 . 0-35. 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 5· 0〜20. 0原子％とする。また、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジゥム又はイットリウムの含有量を 0·：!〜 5· 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 1 . 0〜3· 0原子％とする。モリブデンの含有量を 1 · 0原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 35. 0原子％を超えると、高温での酸化揮発減耗量が増加する。ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニゥム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0. 1原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 5. 0原子％を超えると、融点の低下や材料の均一性が劣る場合がある。

[0040] ここで被カ卩ェ物に接触させる部分を、イリジウムを含有し、タングステンを含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジゥム又はイットリウムを含有する 3元合金で形成する場合には、タングステンの含有量を 1. 0〜35. 0原子⁰ /₀とすることカ好ましく、より好ましくは 5. 0〜20. 0原子⁰ /₀とする。また、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジゥム又はイットリウムの含有量を 0·：!〜 5· 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 1 · 0〜3· 0原子％とする。タングステンの含有量を 1 · 0原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 35. 0原子％を超えると、高温での酸化揮発減耗量が増加する。ジノレコニゥム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリゥム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0. 1原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 5. 0原子％を超えると、融点の低下や材料の均一性が劣る場合がある。

[0041] ここで被カ卩ェ物に接触させる部分を、イリジウムを含有し、タンタルを含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを含有する 3元合金で形成する場合には、タンタルの含有量を 1. 0 〜25. 0原子⁰ /₀とすること力好ましく、より好ましくは 5. 0〜： 15. 0原子⁰ /₀とする。また、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0· ：!〜 5· 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 1 · 0〜3· 0原子％とする。タンタルの含有量を 1 · 0原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 25. 0原子％を超えると、高温での酸化揮発減耗量が増加する。ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリ二ゥム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0· 1原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 5. 0原子％を超えると、融点の低下ゃ材料の均一性が劣る場合がある。

[0042] ここで被カ卩ェ物に接触させる部分を、イリジウムを含有し、ニオブを含有し、さらにジルコニゥム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを含有する 3元合金で形成する場合には、ニオブの含有量を 1. 0〜25 . 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 5. 0-15. 0原子％とする。また、ジノレコユウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0.：!〜 5. 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 1. 0〜 3. 0原子％とする。ニオブの含有量を 1. 0原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 25. 0原子％を超えると、高温での酸化揮発減耗量が増加する。ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0. 1原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 5. 0原子％を超えると、融点の低下や材料の均一性が劣る場合がある。

[0043] なお、本実施形態に係る摩擦攪拌接合用工具では、被加工物に接触させる部分を、副成分が 2成分である 3成分系合金のみならず、副成分が 3成分以上である 4成分系以上の合金としても良レ、。例えば、イリジウム一レニウム一ロジウム一ジルコニウム合金、イリジウム一レニウム一ロジウム一ハフニウム合金、イリジウム一レニウム一ロジゥム一イットリウム合金、イリジウム一レニウム一ロジウム一スカンジウム合金、イリジゥム一モリブデン一ロジウム一ジルコニウム合金、イリジウム一モリブデン一ロジウム一ハフニウム合金、イリジウム—モリブデン—ロジウム—イットリウム合金、イリジウム—モリブデン一ロジウム一スカンジウム合金などが有る。これらの 4元系合金を含めて、下記の 4元系合金であることが好ましレ、。

[0044] 前記被加工物に接触させる部分が、イリジウムを含有し、レニウム及びロジウムを含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジゥム又はイットリウムを含有する 4元合金で形成されている場合には、レニウムの含有量を 1. 0〜50. 0原子⁰ /₀とすること力 S好ましく、より好ましくは 10. 0〜25. 0原子％とする。ロジウムの含有量を 1 · 0-18. 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 5. 0〜： 15. 0原子⁰ /₀とする。また、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0· ：!〜 5· 0原子⁰ /₀ とすることが好ましぐより好ましくは 1 · 0〜3· 0原子％とする。レニウムの含有量を 1 · 0原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 50. 0原子％を超えると、高温での酸化揮発減耗量が増加する。ロジウムの含有量を 1. 0原子％未満とすれば、高温での酸化揮発減耗抑制効果が低ぐ 18. 0原子％を超えても高温での酸化揮発減耗抑制効果の向上する割合が小さい。ジルコニウム、ハフ二ゥム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0. 1原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 5. 0原子％を超えると、融点の低下や材料の均一性が劣る場合がある。

[0045] 前記被加工物に接触させる部分が、イリジウムを含有し、ルテニウム及びロジウムを含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム

、スカンジウム又はイットリウムを含有する 4元合金で形成されている場合には、ルテ二ゥムの含有量を 1 · 0-50. 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 10· 0〜2 5. 0原子％とする。ロジウムの含有量を 1. 0-18. 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 5. 0〜： 15. 0原子％とする。また、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリゥム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0.：!〜 5. 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 1. 0〜3. 0原子％とする。ルテニウムの含有量を 1. 0原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 50. 0原子％を超えると、高温での酸化揮発減耗量が増加する。ロジウムの含有量を 1. 0原子％未満とすれば、高温での酸化揮発減耗抑制効果が低ぐ 18. 0原子％を超えても高温での酸化揮発減耗抑制効果の向上する割合が小さい。ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0. 1原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 5. 0原子％を超えると、融点の低下や材料の均一性が劣る場合がある。ここで被カ卩ェ物に接触させる部分を、イリジウムを含有し、モリブデン及びロジウムを含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを含有する 4元合金で形成する場合には、モリブデンの含有量を 1 · 0-35. 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 5· 0-20. 0原子％とする。ロジウムの含有量を 1 · 0-18. 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 5. 0〜： 15. 0原子⁰ /₀とする。また、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0· ：!〜 5· 0原子⁰ /₀ とすることが好ましぐより好ましくは 1. 0〜3. 0原子％とする。モリブデンの含有量を 1. 0原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 35. 0原子％を超えると、高温での酸化揮発減耗量が増加する。ロジウムの含有量を 1. 0 原子％未満とすれば、高温での酸化揮発減耗抑制効果が低ぐ 18. 0原子％を超えても高温での酸化揮発減耗抑制効果の向上する割合が小さい。ジルコニウム、ハフ二ゥム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0. 1原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 5. 0原子％を超えると、融点の低下や材料の均一性が劣る場合がある。

[0047] ここで被カ卩ェ物に接触させる部分を、イリジウムを含有し、タングステン及びロジウムを含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニゥム、スカンジウム又はイットリウムを含有する 4元合金で形成する場合には、タンダステンの含有量を 1. 0〜35. 0原子⁰ /₀とすること力 S好ましく、より好ましくは 5. 0〜20. 0 原子％とする。ロジウムの含有量を 1. 0〜18. 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 5. 0〜： 15. 0原子⁰ /₀とする。また、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0.：!〜 5. 0原子 %とすることが好ましぐより好ましくは 1. 0〜3. 0原子％とする。タングステンの含有量を 1. 0原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 35. 0原子％を超えると、高温での酸化揮発減耗量が増加する。ロジウムの含有量を 1. 0原子％未満とすれば、高温での酸化揮発減耗抑制効果が低ぐ 18. 0原子％を超えても高温での酸化揮発減耗抑制効果の向上する割合が小さい。ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0. 1原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 5. 0原子％を超えると、融点の低下や材料の均一性が劣る場合がある。

[0048] ここで被カ卩ェ物に接触させる部分を、イリジウムを含有し、タンタル及びロジウムを含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを含有する 4元合金で形成する場合には、タンタルの含有量を 1. 0〜25. 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 5. 0-15. 0原子 %とする。ロジウムの含有量を 1 · 0〜18· 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 5. 0〜： 15. 0原子⁰ /₀とする。また、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリゥム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0.：!〜 5. 0原子⁰ /₀とすることが好ましぐより好ましくは 1. 0〜3. 0原子％とする。タンタルの含有量を 1. 0 原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 25. 0原子％を超えると、高温での酸化揮発減耗量が増加する。ロジウムの含有量を 1. 0原子％未満とすれば、高温での酸化揮発減耗抑制効果が低ぐ 18. 0原子％を超えても高温での酸化揮発減耗抑制効果の向上する割合が小さい。ジルコニウム、ハフ二ゥム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0. 1原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 5. 0原子％を超えると、融点の低下や材料の均一性が劣る場合がある。

[0049] ここで被カ卩ェ物に接触させる部分を、イリジウムを含有し、ニオブ及びロジウムを含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジゥム又はイットリウムを含有する 4元合金で形成する場合には、ニオブの含有量を 1. 0〜25. 0原子⁰ /₀とすること力好ましく、より好ましくは 5. 0〜： 15. 0原子⁰ /₀とする。ロジウムの含有量を 1. 0- 18. 0原子％とすることが好ましぐより好ましくは 5. 0 〜15. 0原子⁰ /₀とする。また、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリゥム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0.：!〜 5. 0原子％とすること力好ましく、より好ましくは 1. 0〜3. 0原子％とする。ニオブの含有量を 1. 0原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 25. 0原子％を超えると、高温での酸化揮発減耗量が増加する。ロジウムの含有量を 1. 0原子％未滴とすれば、高温での酸化揮発減耗抑制効果が低ぐ 18. 0原子％を超えても高温での酸化揮発減耗抑制効果の向上する割合が小さい。ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムの含有量を 0. 1原子％未満とすれば、耐摩耗性が不十分となる場合があり、一方含有量が 5. 0原子％を超えると、融点の低下や材料の均一性が劣る場合がある。

[0050] いずれの場合においてもイリジウムは、必須の成分である。主成分として 50原子％以上含有されることが好ましい。より好ましくは 70原子％以上である。なお、副成分の含有量により、イリジウムの含有量が 50原子％未満となる場合も含まれる。

[0051] 本実施形態に係る摩擦攪拌接合用工具では、 3元系合金又は 4元以上の合金のいずれの場合においても、高温における揮発を抑制するために、被加工物に接触させる部分力少なくともイリジウムとロジウムとを含有し、ロジウムの含有量が 1. 0〜： 18 . 0原子％であることが好ましい。機械的摩耗のみならず、高温揮発が抑制されていることによって、工具の長寿命化が図られる。

[0052] また本実施形態に係る摩擦攪拌接合用工具では、前記組成を満たした工具を製造する際に、溶解法によって得た固溶体で工具を形成することが好ましい。また、焼結法によって得た焼結体で工具を形成することとしても良い。

[0053] 本実施形態に係る摩擦攪拌接合用工具では、必須成分であるイリジウムに対する副成分の組み合わせを複数例示しているが、副成分の選択は、被カ卩ェ物に応じて使い分けても良い。

[0054] 本実施形態に係る摩擦攪拌接合用工具では、工具の形状には限定されない。ェ具の形状は、摩擦係数や攪拌効率を考慮して被カ卩ェ物に応じて適宜選択する。

[0055] 本実施形態に係る摩擦攪拌接合法では、 1350°C以上の高融点を有する金属若しくは合金からなる被加工物を、本実施形態に係る摩擦攪拌接合用工具を使用して接合を図るものである。

[0056] さらに摩擦攪拌接合用工具の押し当て面の裏面側に、イリジウムのバックプレート又はイリジウムを含有し、レニウム、ルテニウム、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、ロジウム、ジルコニウム又はハフニウム或いはこれらの 2種以上を副成分として含有する組成を有するバックプレート（図 1中、符号 6)又はイリジウム被膜若しくは前記組成を有する被膜を施したバックプレートをあてカ^、ながら、接合を行なうことが好ましい。摩擦攪拌接合用工具を押し当てる面の裏面側も高温まで昇温するため、ステンレス等のバックプレートをあてがうと、バックプレートと被加工物が接合する場合がある。摩擦攪拌接合用工具のみならず、バックプレートについてもイリジウムのバックプレート又はイリジウムを含有し、レニウム等を副成分として含有する上記組成で形成することで、被加工物と接合せず、接合部への不純物の混入を低減できる。また、イリジウム被膜若しくは上記組成の被膜をバックプレートに施すこととしても良い。この場合、被膜を施す基材は、上記組成の材料で形成されていることが好ましいが、上記組成の材料で形成されていない場合も本実施形態に含まれる。被膜の厚さは例えば 10〜500 z mとし、 50〜： 100 x mとすることが好ましレ、。また、摩擦攪拌接合用ェ具の組成とバックプレート若しくはそれに施す被膜の組成とは同一の組成とすることが好ましいが、イリジウムのバックプレート又はイリジウムを含有し、レニウム、ルテユウム、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタノレ、ロジウム、ジノレコニゥム又はハフユウム或いはこれらの 2種以上を副成分として含有する組成のバックプレート、或いはこれらを被膜化したバックプレートであることを満たす限り、異種組成を組み合わせても良い。

[0057] 本実施形態の摩擦攪拌接合法を行なうことで、高融点を有する被加工物であっても、不純物の混入が少ない摩擦攪拌接合部位を有する加工物を得ることができる。実施例

[0058] 表 1に示した組成の合金を実施例 1〜実施例 4、比較例 1〜3として形成し、マイクロビッカース硬度試験 CFIS— Z2244) ( (株）ァカシ、 HV- 112)にもとづき、実施例 1 〜3、比較例:!〜 3の再結晶温度に基づくマイクロビッカース硬度を測定した。測定結果を図 2 (再結晶温度調査）に示した。図 2は、再結晶温度とマイクロビッカース硬度との関係を示す図である。また、大気中 1600°Cにおける高温揮発における質量減を測定した。サンプルの熱処理前後の質量を計量し、差を求めて質量減とした。そのとき、サンプルの表面積を求め、質量減を表面積で除して、単位面積あたりの質量減を求めた。測定結果を図 3 (高温揮発試験）に示した。図 3は、熱処理時間と単位面積あたりの質量減との関係を示す図である。

[0059] [表 1]

[0060] 硬度及び耐摩耗性の観点から、ビッカース硬度 300Hv以上が要求され、図 2から実施例：!〜 3は、 1350°C以上で熱処理されたものを室温で測定してもピツカース硬度 300Hv以上を維持することができる力比較例 1、 2は、 1300°C付近で熱処理されたものを室温で測定すると、ビッカース硬度 300Hvを下回る結果になった。硬度を得るためには、ジルコニウムやロジウム又はハフニウム等の他元素及び適度な含有量が必要であることが確認された。 [0061] また、図 3からロジウムを含有する実施例 2、 3は、比較例 1〜3より熱処理時間における合金の質量減が減少した。ロジウムを含有することにより、揮発減耗に対して、 3 OOHv以上の硬度を維持する効果が確認された。

[0062] 次に実施例 1、比較例 3の摩耗量を測定した。被カ卩ェ物として、酸化物分散強化型白金合金（白金 82. 13原子％、酸化ジルコニウム 0. 23原子％、ロジウム 17. 64原子⁰ /₀、厚さ 1. 5mm、フルャ金属製）の板同士をつき合わせて、境界領域を形成し、該境界領域に実施例 1、比較例 3の各摩擦攪拌接合用工具を押し当てて、摩擦攪拌接合法により接合を試みた。なお、当該酸化ジルコニウム分散強化型白金合金の融点はおよそ 1860°Cである。測定結果を図 4 (摩耗量調查）に示した。図 4は、ツール外周の回転距離と単位面積あたりの質量減との関係を示す図である。ツール外周の回転距離は、肩上部 5の円周 X回転数 X接合時間（接合距離/送り速度）のように求めた。このときのツール外周の質量減は、接合前の重量一接合後の重量のように求めた。図 4から 3元合金で形成された実施例 1は、 2元合金で形成された比較例 3より回転距離における質量減が減少した。 3元合金以上で形成することにより、摩耗に対する耐性を維持する効果が確認された。

[0063] 次に実施例 1と比較例 1の組成で形成した摩擦攪拌接合用工具を用レ、た摩擦攪拌接合テストを試みた。すなわち、被カ卩ェ物として、ステンレス（SUS— 304)の板同士をつき合わせて、境界領域を形成し、該境界領域に実施例 1と比較例 1の組成で形成した各摩擦攪拌接合用工具を押し当てて、摩擦攪拌接合法によって接合を試みた。なお、当該 SUS— 304の融点は 1400〜： 1450°Cである。そして、接合は、実施例 1、比較例 1の組成で形成した各摩擦攪拌接合用工具を用レ、て共に行なうことができた。また、実施例 1、比較例 1の組成で形成した各摩擦攪拌接合用工具を用いたいずれの例においても摩擦攪拌接合用工具の割れは見られなかった。

[0064] 次に実施例 1と比較例 3の組成で形成した摩擦攪拌接合用工具を用レ、た摩擦攪拌接合テストを試みた。すなわち、被カ卩ェ物として、酸化物分散強化型白金合金（白金 82. 13原子⁰ /₀、酸ィ匕ジノレコニゥム 0. 23原子⁰ /₀、ロジウム 17. 64原子⁰ /₀、厚さ 1. 5m m、フルャ金属製）の板同士をつき合わせて、境界領域を形成し、該境界領域に実施例 1と比較例 3の組成で形成した各摩擦攪拌接合用工具を押し当てて、摩擦攪拌接合法によって接合を試みた。なお、当該酸化ジノレコニゥム分散強化型白金合金の融点はおよそ 1860°Cである。そして、接合は実施例 1、比較例 3の組成で形成した各摩擦攪拌接合用工具を用いて共に行なうことができた。また実施例 1、比較例 3の組成で形成した各摩擦攪拌接合用工具を用いたいずれの例においても摩擦攪拌接合用工具の割れは見られなかった。

[0065] 次に SUS— 304の接合距離を 100cmとして、接合を 1回行なった後、摩擦攪拌接合用工具の摩耗量を評価した。回転数と送り速度は一定とした。摩耗量は、接合前と接合後の摩擦攪拌接合用工具の質量の差を測定した。実施例 1の摩擦攪拌接合用工具の摩耗量は 0. 3 (g)であるのに対して、比較例 1の摩擦攪拌接合用工具の摩耗量は、約 1. 5 (g)であった。したがって、実施例 1の摩擦攪拌接合用工具は、高融点の被力卩ェ物を摩擦攪拌接合できると共に、工具の摩耗が少なかった。一方、比較例 1の摩擦攪拌接合用工具は、高融点の被加工物を摩擦攪拌接合できたものの、ェ具の摩耗量が多ぐ劣化が早いといえる。

[0066] 次に酸化物分散強化白金（白金 82. 13原子％、酸化ジノレコニゥム 0. 23原子％、ロジウム 17. 64原子％、厚さ 1. 5mm、フルャ金属製）の接合距離を 100cmとして、接合を 1回行なった後、摩擦攪拌接合用工具の摩耗量を評価した。回転数と送り速度は一定とした。摩耗量は、接合前と接合後の摩擦攪拌接合用工具の質量の差を測定した。実施例 1の摩擦攪拌接合用工具の摩耗量は 0. 60 (g)であるのに対して、比較例 3の摩擦攪拌接合用工具の摩耗量は 1. 14 (g)であった。したがって、実施例 1の摩擦攪拌接合用工具は、高融点の被加工物を摩擦攪拌接合できると共に、工具の摩耗が少なかった。一方、比較例 3の摩擦攪拌接合用工具は、高融点の被加工物を摩擦攪拌接合できたものの、工具の摩耗量が多ぐ劣化が早いといえる。

[0067] 次に実施例 1の組成を有する摩擦攪拌接合用工具と、実施例 1の 89. 0Ir- 10. 0 Re - 1. OZr (数値は原子％)の組成を有するバックプレートに被加工物を載せて行なった。このとき被カ卩ェ物にバックプレートが接合することはな力、つた。そこで、接合部分の板厚方向について、摩擦攪拌接合用工具の押し当て表面、及び、バックプレート側の裏面について、電子線マイクロアナライザ（日本電子株式会社製）を用いて EPMA分析を行なった。その結果、イリジウム、レニウム、ジノレコニゥムが不純物として接合部分に混入しているとは認められなかった。さらに、実施例 2の組成を有する摩擦攪拌接合用工具と実施例 2の組成のバックプレートを用いた場合、実施例 3の組成を有する摩擦攪拌接合用工具と実施例 3の組成のバックプレートを用いた場合、実施例 4の組成を有する摩擦攪拌接合用工具と実施例 4の組成のバックプレートを用いた場合のいずれにおいても、同様に接合防止及び接合部分への不純物の混入防止ができることが判明した。

[0068] 一方、実施例 1の組成を有する摩擦攪拌接合用工具と、 SUS— 304のバックプレートを用いて接合を行なった。このとき被カ卩ェ物にバックプレートの接合が生じた。そして同様に EPMA分析を行なった。その結果、鉄が不純物として接合部分に拡散し、接合されていることが認められた。そして、バックプレート側である被力卩ェ物裏面における鉄含有量は最大 3%であり、摩擦攪拌接合用工具の押し当て側である被カロェ物表面における鉄含有量は最大 300ppmであった。したがって、摩擦攪拌されるェ程中に被加工物の表面側（押し当て面側）に SUS— 304が攪拌され混入してレ、くと考えられる。

[0069] 次に Ir-Re- Zr系合金の組成と硬さの関係を調べた。表 2に示した組成を有する合金を形成して試料とし、マイクロビッカース硬度試験 JIS— Z2244) ( (株）ァカシ、 H V— 112)にもとづき、各試料について、溶解してさらに凝固した後でのマイクロピツカース硬度を測定した。測定結果を表 2に示した。また、図 5にマイクロビッカース硬度力 ¾00Hv以上となる組成の範囲（網かけを付した領域）を示した。なお図 5において、Reが 50原子％を超える組成範囲及び Zrが 5原子％を超える組成範囲の記載を省略した。また、二元系のイリジウム合金の組成と硬さの関係も調べた。

[0070] [表 2] マイクロピッカー試料番号 I r 源子 » Re 源子 Z r (原子

ス硬度（Hv)

1 100.0 0.0 0.0 189.8

2 99.0 1.0 0.0 212.9

3 99.0 0.0 1.0 265.3

4 97.9 2.0 0.1 278.5

5 97.0 3.0 0.0 259.1

6 98.6 0.0 1.4 300.0

7 98.4 1.0 0.6 387.3

8 98.0 0.0 2.0 365.2

9 97.7 2.0 0.3 314.7

10 96.7 3.0 0.3 360.0

11 96.3 0.0 3.7 709.1

12 95.5 3.0 1.5 494.3

13 94.5 5.0 0.5 365.8

14 93.9 6.0 0.1 417.2

15 90.0 10.0 0.0 300.0

16 89.0 10.0 1.0 495.5

17 83.8 16.2 0.0 371.7

18 70.8 29.2 0.0 644.2

19 45.0 50.0 5.0 611.5

[0071] 図 5を参照すると、 Reと Zrとでは添加量に対するマイクロビッカース硬度の向上率が異なり、マイクロビッカース硬度が 300Hv以上とするためには、 Zrを下限の 0.1原子％とした場合、 Reは 2.5原子％以上含有させれば良いことがわかる。また、 Reを下限の 1.0原子％とした場合、 Zrは 0.3原子％以上含有させれば良いことがわかる。なお、 Reが 50原子％を超える組成範囲及び Zrが 5原子％を超える組成範囲では、摩擦攪拌時に揮発損失が多くなつたり、低融点化するおそれがある。

[0072] 次に Ir-Re-Hf系合金の組成と硬さの関係を調べた。表 3に示した組成を有する合金を形成して試料とし、 Ir-Re-Zr系合金の場合と同様に、各試料について、溶解してさらに凝固した後でのマイクロビッカース硬度を測定した。測定結果を表 3に示した。また、図 6にマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲（網かけを付した領域）を示した。なお図 6において、 Reが 50原子％を超える組成範囲及び Hfが 5 原子％を超える組成範囲の記載を省略した。また、二元系のイリジウム合金の組成と硬さの関係も調べた。

[0073] [表 3] マイクロピツカ一試料番号 I r (原子％) Re (原子％) H f (原子％)

ス硬度（Hv)

20 100.0 0.0 0.0 189.8

21 99.0 1.0 0.0 212.9

22 99.0 0.0 1.0 257.0

23 98.4 0.0 1.6 289.0

24 97.9 2.0 0.1 276.2

25 97.0 3.0 0.0 259.1

26 98.4 1.0 0.6 406.1

27 98.3 0.0 1.7 300.0

28 97.7 2.0 0.3 311.3

29 97.0 0.0 3.0 429.1

30 96.7 3.0 0.3 400.7

31 96.3 0.0 3.7 709.1

32 94.5 5.0 0.5 385.2

33 93.9 6.0 0.1 407.6

34 90.0 10.0 0.0 300.0

35 83.8 16.2 0.0 371.7

36 70.8 29.2 0.0 644.2

37 45.0 50.0 5.0 597.0

[0074] 図 6を参照すると、 Reと Hfとでは添加量に対するマイクロビッカース硬度の向上率が異なり、マイクロビッカース硬度が 300Hv以上とするためには、 Hfを下限の 0.1原子％とした場合、 Reは 2.5原子％以上含有させれば良いことがわかる。また、 Reを下限の 1.0原子％とした場合、 Hfは 0.3原子％以上含有させれば良いことがわかる。なお、 Reが 50原子％を超える組成範囲及び Hfが 5原子％を超える組成範囲では、摩擦攪拌時に揮発損失が多くなつたり、低融点化するおそれがある。

[0075] 次に Ir-Re-Y系合金の組成と硬さの関係を調べた。表 4に示した組成を有する合金を形成して試料とし、 Ir- Re-Zr系合金の場合と同様に、各試料について、溶解してさらに凝固した後でのマイクロビッカース硬度を測定した。測定結果を表 4に示した。また、図 7にマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲（網かけを付した領域）を示した。なお図 7において、 Reが 50原子％を超える組成範囲及び Yが 5原子％を超える組成範囲の記載を省略した。また、二元系のイリジウム合金の組成と硬さの関係も調べた。

[0076] [表 4] マイクロピツカ一試料番号 I r (原子％) Re (原子％) Y (原子％)

ス硬度 (Ην)

38 100.0 0.0 0.0 189.8

39 99.0 1.0 0.0 212.9

40 97.0 3.0 0.0 259.1

41 99.0 0.0 1.0 325.8

42 98.4 1.0 0.6 391.1

43 96.7 3.0 0.3 380.0

44 90.0 10.0 0.0 300.0

45 83.8 16.2 0.0 371.7

46 70.8 29.2 0.0 644.2

47 45.0 50.0 5.0 653.5

[0077] 図 7を参照すると、 Reと Υとでは添加量に対するマイクロビッカース硬度の向上率が異なり、マイクロビッカース硬度が 300Hv以上とするためには、 Yを下限の 0.1原子 %とした場合、 Reは 3.0原子％以上含有させれば良いことがわかる。また、 Reを下限の 1.0原子％とした場合、 Yは 0.3原子％以上含有させれば良いことがわかる。なお、 Reが 50原子％を超える組成範囲及び Yが 5原子％を超える組成範囲では、摩擦攪拌時に揮発損失が多くなつたり、低融点化するおそれがある。

[0078] 次に Ir-Re- Sm系合金の組成と硬さの関係を調べた。表 5に示した組成を有する合金を形成して試料とし、 Ir- Re-Zr系合金の場合と同様に、各試料について、溶解してさらに凝固した後でのマイクロビッカース硬度を測定した。測定結果を表 5に示した。また、図 8にマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲（網かけを付した領域）を示した。なお図 8において、 Reが 50原子％を超える組成範囲及び Smが 5 原子％を超える組成範囲の記載を省略した。また、二元系のイリジウム合金の組成と硬さの関係も調べた。

[0079] [表 5]

マイクロピツカ一試料番号 I r (原子％) Re (原子％) Sm (原子％)

ス硬度 (Hv)

48 100.0 0.0 0.0 189.8

49 99.0 1.0 0.0 212.9

50 97.0 3.0 0.0 259.1

51 99.0 0.0 1.0 300.0

52 98.4 1.0 0.6 368.1

53 96.7 3.0 0.3 340.0

54 90.0 10.0 0.0 300.0

55 83.8 16.2 0.0 371.7

56 70.8 29.2 0.0 644.2

57 45.0 50.0 5.0 449.0

[0080] 図 8を参照すると、 Reと Smとでは添加量に対するマイクロビッカース硬度の向上率が異なり、マイクロビッカース硬度が 300Hv以上とするためには、 Smを下限の 0.1 原子％とした場合、 Reは 4.0原子％以上含有させれば良いことがわかる。また、 Re を下限の 1.0原子％とした場合、 Smは 0.3原子％以上含有させれば良いことがわかる。なお、 Reが 50原子％を超える組成範囲及び Smが 5原子％を超える組成範囲では、摩擦攪拌時に揮発損失が多くなつたり、低融点化するおそれがある。

[0081] 次に Ir-Ru-Zr系合金の組成と硬さの関係を調べた。表 6に示した組成を有する合金を形成して試料とし、 Ir- Re-Zr系合金の場合と同様に、各試料について、溶解してさらに凝固した後でのマイクロビッカース硬度を測定した。測定結果を表 6に示した。また、図 9にマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲（網かけを付した領域）を示した。なお図 9において、 Ruが 50原子％を超える組成範囲及び Zrが 5 原子％を超える組成範囲の記載を省略した。また、二元系のイリジウム合金の組成と硬さの関係も調べた。

[0082] [表 6]

マイクロピッカー試料番号 I r 源子％) Ru (原子％) Z r (原子％)

ス硬度 (Hv)

58 100.0 0.0 0.0 189.8

59 99.0 1.0 0.0 215.9

60 99.0 0.0 1.0 265.3

61 89.9 10.0 0.1 286.9

62 76.0 24.0 0.0 282.1

63 98.6 0.0 1.4 300.0

64 98.4 1.0 0.6 400.2

65 98.0 0.0 2.0 365.2

66 96.7 3.0 0.3 373.2

67 96.3 0.0 3.7 709.1

68 89.5 10.0 0.5 375.1

69 73.7 26.3 0.0 300.0

70 56.8 43.2 0.0 428.7

71 45.0 50.0 5.0 620.5

[0083] 図 9を参照すると、 Ruと Zrとでは添加量に対するマイクロビッカース硬度の向上率が異なり、マイクロビッカース硬度が 300Hv以上とするためには、 Zrを下限の 0.1原子％とした場合、 Ruは 14原子％以上含有させれば良いことがわかる。また、 Ruを下限の 1.0原子％とした場合、 Zrは 0.3原子％以上含有させれば良いことがわかる。なお、 Ruが 50原子％を超える組成範囲及び Zrが 5原子％を超える組成範囲では、摩擦攪拌時に揮発損失が多くなつたり、低融点化するおそれがある。

[0084] 次に Ir-Ru-Hf系合金の組成と硬さの関係を調べた。表 7に示した組成を有する合金を形成して試料とし、 Ir-Re-Zr系合金の場合と同様に、各試料について、溶解してさらに凝固した後でのマイクロビッカース硬度を測定した。測定結果を表 7に示した。また、図 10にマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲（網かけを付した領域）を示した。なお図 10において、 Ruが 50原子％を超える組成範囲及び Hf 力 ¾原子％を超える組成範囲の記載を省略した。また、二元系のイリジウム合金の組成と硬さの関係も調べた。

[0085] [表 7] マイクロピッカー試料 ¾· I r (原子％) Ru (原子％) Hf (原子％)

ス硬度 (Hv)

72 100.0 0.0 0.0 189.8

73 99.0 1.0 0.0 215.9

74 99.0 0.0 1.0 257.0

75 98.4 0.0 1.6 289.0

76 76.0 24.0 0.0 282.1

77 98.4 1.0 0.6 370.0

78 98.3 0.0 1.7 300.0

79 97.0 0.0 3.0 429.1

80 96.7 3.0 0.3 360.0

81 96.3 0.0 3.7 709.1

82 89.5 10.0 0.5 370.1

83 73.7 26.3 0.0 300.0

84 56.8 43.2 0.0 428.7

85 45.0 50.0 5.0 707.6

[0086] 図 10を参照すると、 Ruと Hfとでは添加量に対するマイクロビッカース硬度の向上率が異なり、マイクロビッカース硬度が 300Hv以上とするためには、 Hfを下限の 0.1 原子％とした場合、 Ruは 14原子％以上含有させれば良いことがわかる。また、 Ruを下限の 1.0原子％とした場合、 Hfは 0.3原子％以上含有させれば良いことがわかる。なお、 Ruが 50原子％を超える組成範囲及び Hfが 5原子％を超える組成範囲では、摩擦攪拌時に揮発損失が多くなつたり、低融点化するおそれがある。

[0087] 次に Ir-Mo-Zr系合金の組成と硬さの関係を調べた。表 8に示した組成を有する合金を形成して試料とし、 Ir- Re-Zr系合金の場合と同様に、各試料について、溶解してさらに凝固した後でのマイクロビッカース硬度を測定した。測定結果を表 8に示した。また、図 11にマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲（網かけを付した領域）を示した。なお図 11において、 Moが 35原子％を超える組成範囲及び Zr 力 ¾原子％を超える組成範囲の記載を省略した。また、二元系のイリジウム合金の組成と硬さの関係も調べた。

[0088] [表 8] マイクロピッカー試料番号 I r (原子％) Mo (原子％) Z r (原子％)

ス硬度 (Hv)

86 100.0 0.0 0.0 189.8

87 99.0 1.0 0.0 222.9

88 99.0 0.0 1.0 265.3

89 97.9 2.0 0.1 285.3

90 98.6 0.0 1.4 300.0

91 98.4 1.0 0.6 319.1

92 98.0 0.0 2.0 365.2

93 97.7 2.0 0.3 315.2

94 96.7 3.0 0.3 322.2

95 96.3 0.0 3.7 709.1

96 94.5 5.0 0.5 393.1

97 93.9 6.0 0.1 349.4

98 91.0 9.0 0.0 300.0

99 79.3 20.7 0.0 654.8

100 60.0 35.0 5.0 804.3

[0089] 図 11を参照すると、 Moと Zrとでは添加量に対するマイクロビッカース硬度の向上率が異なり、マイクロビッカース硬度が 300Hv以上とするためには、 Zrを下限の 0.1 原子％とした場合、 Moは 3.0原子％以上含有させれば良いことがわかる。また、 Mo を下限の 1.0原子％とした場合、 Zrは 0.5原子％以上含有させれば良いことがわかる。なお、 Moが 35原子％を超える組成範囲及び Zrが 5原子％を超える組成範囲では、摩擦攪拌時に揮発損失が多くなつたり、低融点化するおそれがある。

[0090] 次に Ir-Mo-Hf系合金の組成と硬さの関係を調べた。表 9に示した組成を有する合金を形成して試料とし、 Ir- Re-Zr系合金の場合と同様に、各試料について、溶解してさらに凝固した後でのマイクロビッカース硬度を測定した。測定結果を表 9に示した。また、図 12にマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲（網かけを付した領域）を示した。なお図 12において、 Moが 35原子％を超える組成範囲及び Hf 力 ¾原子％を超える組成範囲の記載を省略した。また、二元系のイリジウム合金の組成と硬さの関係も調べた。

[0091] [表 9] マイクロピツカ一試料番号 I r 源子％) Mo (原子％) Hf (原子％)

ス硬度 (Hv)

101 100.0 0.0 0.0 189.8

102 99.0 1.0 0.0 222.9

103 99.0 0.0 1.0 257.0

104 98.4 0.0 1.6 289.0

105 97.9 2.0 0.1 275.0

106 98.4 1.0 0.6 315.0

107 98.3 0.0 1.7 300.0

108 97.7 2.0 0.3 301.0

109 97.0 0.0 3.0 429.2

110 94.5 5.0 0.5 370.1

111 93.9 6.0 0.1 320.0

112 91.0 9.0 0.0 300.0

113 79.3 20.7 0.0 654.8

114 60.0 35.0 5.0 836.0

[0092] 図 12を参照すると、 Moと Hfとでは添加量に対するマイクロビッカース硬度の向上率が異なり、マイクロビッカース硬度が 300Hv以上とするためには、 Hfを下限の 0.1 原子％とした場合、 Moは 4.0原子％以上含有させれば良いことがわかる。また、 Mo を下限の 1.0原子％とした場合、 Hfは 0.5原子％以上含有させれば良いことがわかる。なお、 Moが 35原子％を超える組成範囲及び Hfが 5原子％を超える組成範囲では、摩擦攪拌時に揮発損失が多くなつたり、低融点化するおそれがある。

[0093] 次に Ir-Re-Zr-Rh系合金の組成と硬さの関係を調べた。表 10に示した組成を有する合金を形成して試料とし、 Ir-Re-Zr系合金の場合と同様に、各試料について、溶解してさらに凝固した後でのマイクロピツカース硬度を測定した。 Ir - Re - Zr - Rh系合金の組成において、 Rhの組成はいずれの試料においても 17.2原子％とした。測定結果を表 10に示した。また、図 13にマイクロビッカース硬度が 300Hv以上となる組成の範囲（網かけを付した領域）を示した。なお図 13において、 Reが 50原子％を超える組成範囲及び Zrが 5原子％を超える組成範囲の記載を省略した。また、二元系のイリジウム合金の組成と硬さの関係も調べた。

[0094] [表 10] I r Rh Re Z r マイクロビッカース試料番号

(原子％) 源子％) 源子％) (原子％) 硬度 (Hv)

115 82.8 17.2 0.0 0.0 202.0

116 81.8 17.2 1.0 0.0 208.6

117 81.8 17.2 0.0 1.0 252.0

118 81.4 17.2 0.0 1.4 300.0

119 81.2 17.2 1.0 0.6 348.6

120 76.7 17.2 6.0 0.1 354.6

121 72.8 17.2 10.0 0.0 300.0

122 71.8 17.2 10.0 1.0 370.0

123 27.8 17.2 50.0 5.0 513.7

[0095] 図 13を参照すると、 Reと Zrとでは添加量に対するマイクロビッカース硬度の向上率が異なり、マイクロビッカース硬度が 300Hv以上とするためには、 Zrを下限の 0.1原子％とした場合、 Reは 2.5原子％以上含有させれば良いことがわかる。また、 Reを下限の 1.0原子％とした場合、 Zrは 0.4原子％以上含有させれば良いことがわかる。なお、 Reが 50原子％を超える組成範囲及び Zrが 5原子％を超える組成範囲では、摩擦攪拌時に揮発損失が多くなつたり、低融点化するおそれがある。

[0096] なお、表 2〜表 10において、同一組成で共通に掲載されている合金がある力これらについて便宜上、同一試料番号とせずに異なる試料番号を付した。このとき、マイクロビッカース硬度は同一値である。

[0097] 3元系合金として、 Ir— W— Zr系、 Ir— Nb— Zr系、 Ir— Ta— Zr系、 Ir— Rh— Zr系、 Ir_W_Hf系、 Ir_Nb_Hf系、 Ir_Ta_Hf系、 Ir_Rh_Hf系、 Ir_Re_La系、 Ir_Ru_La系、 Ir_Mo_La系、 Ir_W_La系、 Ir_Nb_La系、 Ir_Ta_La系、 Ir_Rh_La系、 Ir_Re_Ce系、 Ir_Ru_Ce系、 Ir_Mo_Ce系、 Ir_W_Ce 系、 Ir_Nb_Ce系、 Ir_Ta_Ce系、 Ir_Rh_Ce系、 Ir_Ru_Sm系、 Ir_Mo_ Sm系、 Ir_W_Sm系、 Ir_Nb_Sm系、 Ir_Ta_Sm系、 Ir_Rh_Sm系、 Ir_R e_Gd系、 Ir_Ru_Gd系、 Ir_Mo_Gd系、 Ir_W_Gd系、 Ir_Nb_Gd系、 Ir_ Ta_Gd系、 Ir_Rh_Gd系、 Ir_Re_Sc系、 Ir_Ru_Sc系、 Ir_Mo_Sc系、 Ir _W_Sc系、 Ir_Nb_Sc系、 Ir_Ta_Sc系、 Ir_Rh_Sc系、 Ir_Ru_Y系、 Ir — Mo— Y系、 Ir— W— Y系、 Ir— Nb— Y系、 Ir— Ta— Y系、 Ir— Rh— Y系についても、図 5〜図 12でみられた組成とマイクロピツカース硬度との関係につレ、て同様の傾向が見られた。 [0098] 4元系合金として、イリジウム一レニウム一ロジウム一ハフニウム合金、イリジウム一レ二ゥムーロジウムイットリウム合金、イリジウムレニウムロジウムスカンジウム合金、イリジウムモリブデンロジウムジルコニウム合金、イリジウムモリブデンロジウム一ハフニウム合金、イリジウム一モリブデン一ロジウム一イットリウム合金、イリジゥム—モリブデン—ロジウム—スカンジウム合金についても、図 13でみられた組成とマイクロビッカース硬度との関係について同様の傾向が見られた。

産業上の利用可能性

[0099] 本発明に係る摩擦攪拌接合用工具は、高融点部材を摩擦攪拌接合することができる

Claims

請求の範囲

[1] 1350°C以上の高融点を有する金属若しくは合金を被加工物として摩擦攪拌接合することができる摩擦攪拌接合用工具であって、

少なくとも前記被カ卩ェ物に接触させる部分が、イリジウムを含有し、レニウム、ルテニゥム、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、ロジウム或いはこれらの 2種以上を含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム、イットリウム或いはこれらの 2種以上を含有する組成を有し、且つ、マイクロビッカース硬度が 300Hv以上の硬度を有することを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。

[2] 前記被加工物に接触させる部分が、イリジウムを含有し、レニウム又はルテニウムを 1. 0〜50. 0原子⁰ /₀含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリゥム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを 0· ：!〜 5· 0原子％含有する 3元合金で形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の摩擦攪拌接合用工具。

[3] 前記被加工物に接触させる部分が、イリジウムを含有し、モリブテン又はタンダステンを 1. 0〜35. 0原子⁰ /₀含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを 0.：!〜 5. 0原子％含有する 3 元合金で形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の摩擦攪拌接合用工具。

[4] 前記被加工物に接触させる部分が、イリジウムを含有し、ニオブ又はタンタルを 1. 0 〜25. 0原子⁰ /₀含有し、さらにジルコニウム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリゥム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを 0. ：!〜 5. 0原子％含有する 3元合金で形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の摩擦攪拌接合用工具。

[5] 前記被加工物に接触させる部分が、イリジウムを含有し、レニウム又はルテニウムを 1. 0〜50. 0原子⁰ /₀及びロジウムを 1. 0〜： 18. 0原子⁰ /₀含有し、さらにジノレコニゥム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを 0. ：!〜 5. 0原子％含有する 4元合金で形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の摩擦攪拌接合用工具。

[6] 前記被加工物に接触させる部分が、イリジウムを含有し、モリブテン又はタンダステンを 1. 0〜35. 0原子％及びロジウムを 1. 0〜： 18. 0原子％含有し、さらにジルコ二ゥム、ハフニウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを 0.：!〜 5. 0原子％含有する 4元合金で形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の摩擦攪拌接合用工具。

[7] 前記被加工物に接触させる部分が、イリジウムを含有し、ニオブ又はタンタルを 1. 0

〜25. 0原子⁰ /₀及びロジウムを 1. 0〜： 18. 0原子⁰ /₀含有し、さらにジルコニウム、ハフ二ゥム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、スカンジウム又はイットリウムを 0.

1〜5. 0原子％含有する 4元合金で形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の摩擦攪拌接合用工具。

[8] 前記被加工物に接触させる部分が、少なくともイリジウムとロジウムとを含有し、ロジゥムの含有量が 1. 0〜： 18. 0原子％であることを特徴とする請求項 1に記載の摩擦攪拌接合用工具。

[9] 被加工物を相互に当接若しくはほぼ当接させて細長の結合領域を規定し、該結合領域に挿入した摩擦攪拌接合用工具を回転させつつ移動させて、前記被加工物を接合する摩擦攪拌接合法において、

前記被加工物は、 1350°C以上の高融点を有する金属若しくは合金からなり、前記摩擦攪拌接合用工具として、請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7又は 8に記載の摩擦攪拌接合用工具を使用することを特徴とする摩擦攪拌接合法。

[10] 前記摩擦攪拌接合用工具の押し当て面の裏面側に、イリジウムのバックプレート又はイリジウムを含有し、レニウム、ルテニウム、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、ロジウム、ジルコニウム又はハフニウム或いはこれらの 2種以上を副成分として含有する組成を有するバックプレート又はイリジウム被膜若しくは前記組成を有する被膜を施したバックプレートをあてカ^、ながら、接合を行なうことを特徴とする請求項 9に記載の摩擦攪拌接合法。

[11] 請求項 9又は 10に記載の摩擦攪拌接合法によって、接合されたことを特徴とする摩擦攪拌接合部位を有する加工物。