自己き裂治癒能力を持つ高耐食性セラミックスと金属の耐環境性に優れた異種固相接合法
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19K04080
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Kushiro National College of Technology |
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Principal Investigator |
高橋 剛 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (50435393)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
NGUYEN THANHSON 釧路工業高等専門学校, 創造工学科, 講師 (00797235)
木村 真晃 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (90285338)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | Friction welding / Alumina alloy / Raman spectra / FE-SEM / TiC / Aluminum alloy / Alumina / Self healing / 固相接合 / 摩擦圧接 / セラミックス / アルミナ / 微視組織 / 自己修復機能 / ガルバニ電池腐食 / 溶射 / 自己亀裂治癒 / 耐食性 |
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| Outline of Research at the Start |
固相接合の利点を活かし，産業界が必要とする工業用接合材の加工法を開発する事を目的とする．具体的には，コスト削減を図るため必要な箇所だけに高耐食性セラミックスを使い，それ以外の部位は安価な一般的金属とし，接合に摩擦圧接を適用する．一般的な金属同士の接合材は電食反応を起こすが，セラミックスであれば電位差を懸念する必要はない．但し，両材の機械特性は大きく異なるため，圧接時セラミックス側に亀裂が生じる可能性が高い．そこを自己き裂治癒能力により亀裂を修復させることで市場要求に応える．
研究は実験を主体に進める．材料は３種類くらいとし，機械強度や耐食速度を評価する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に引き続き，純度99.8%の市販アルミナAl2O3とアルミ合金AC8Aの端面摩擦圧接に対して，接合条件が接合界面付近の微視組織に及ぼす影響を明らかにした．圧接によって生じる残留応力は接合強度にも影響を与えると考えられるため，一昨年度，X線回折装置(XRD)によって軸方向及び円周方向の残留応力を測定したが，応力バラツキの大きい結果となったため，昨年度は測定機器の機能向上が著しいラマン分光法で測定した．ラマン分光法は，XRDのように観察面を特定せずに自動測定ができる利点があることが分かった．この方法により測定した接合残留応力の結果は，接合試験片の引張強度の結果を裏付ける仮説を得ることができ，それを国内学会及び国際会議で発表した．参加者から活発な意見を頂戴した．材料の組み合わせから接合難度が高いことは共通認識だった．
試験方法の改善としては，引張試験治具を改良し，慎重に実施したが，思うような結果が得られなかった．これは接合強度そのものが十分でないことに起因するため今年度は安定した結果が得られる3点曲げ試験に変更する予定である．
それ以外では，単独材と接合材の腐食試験を試み，耐食性について検討した．接合界面付近の見られる特徴的腐食様相が確認できた．しかしながら，組織観察に欠かせないFE-SEMが，故障して７か月間使用できず，遅れを生じたため，期間の再再延長することになった．更に，復活したFE-SEMを活用し，内製化焼結TiC入りアルミナの耐食性についても検討する予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
大きな理由は，研究分担者の所属機関による大規模改修工事に伴い研究室が移設し，正常な状態に戻るまで試験片製作が中断した．加えて，研究代表者が所管するFE-SEMの故障期間が7か月に及び．研究活動に遅延が生じた．この他，新型コロナ拡散防止策としてとられた前期と後期各1回の学校閉鎖が挙げられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
代表者機関並びに研究分担者機関ともに通常環境に戻りつつあるため，当初計画に示した目標に向かって加速する予定である．但し，延長した今年度分については共同研究者のエフォート割り当てが少なくなるので，外部委託等の手段変更等によりカバーしていきたいが，採択当初の計画は一部変更せざるを得ない．そういう状況にあっても今年度は最終年度となるため研究成果発表を積極的に行っていきたい．
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Report
(4 results)
Research Products
(8 results)
