| Project/Area Number |
21K14039
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
武田 翔 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (10826225)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 摩擦試験 / 粉末成形 / 渦電流試験 / アコースティックエミッション / 粉体成形 / 粒子接合 / オンラインモニタリング / 機械学習 |
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| Outline of Research at the Start |
コールドスプレーや圧縮せん断法のような，外力を利用することで比較的低温で行うことのできる粉末成形法では，これまでに成形することが叶わなかった全く新しい材料の開発を行うことが可能である．しかし，このような手法において粉末粒子同士がいかにして表面酸化膜を排除し接合に至るかという根源的なメカニズムは明らかになっていない．
そこで本研究課題では，一方向摩擦プロセスをアコースティックエミッションと渦電流試験という2種類の非破壊的手法によって評価しながら行うことで，リアルタイムで粉末粒子の接合プロセスを追い，これにより粉体成形過程における粉末粒子の接合ダイナミクスを明らかにすることを目的とする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は研究実施計画の通り，試験装置の作製・改良に主に取り組んだ．特に，昨年度構築した3軸xyzステージを用いた摩擦実験装置に関して，摩擦係数と荷重をより正確に測定するための3つの改良を施した．1つ目には，センサを配置する治具に関して剛性を高めるためアルミニウム合金からステンレス鋼に変更した．2つ目として，これまでは市販のひずみゲージを用いて測定を行っていたが，新たに配置を変えたひずみゲージを特注・採用した．3つ目として，ひずみゲージを配置する箇所の剛性を再設計し，与えられた力に対してひずみゲージがより敏感に反応するようにした．これらの改良により精度の高い測定を行うことが出来た．また，昨年度課題となっていたコイルに関しても再検討し，より小さなコイルのプローブを設計した．これによりリフトオフが信号に与える影響が改善した．更に，各種センサの取り付け位置の最適化を図った．特にアコースティックエミッションセンサに関してよりノイズの少ない信号を取得できる取り付け位置を見つけることが出来た．昨年度は実験装置の構築を主として行ったが，今年度は実験により摩擦係数，ECT信号，アコースティックエミッション信号を取得することが出来た．一方で得られた実験結果に対する解析方法に関しては課題があり，実験ノイズが予想よりも大きかった．従って，今後は各種のセンサから得られた信号に対して，各々適切な解析条件を精査する必要があることが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験装置の構築と改良が順調に進んでいる．また，実験結果に対する解析方法に関しては未だ課題があり調査を進めているところであるが，もともと結果の解析に関しては翌年度に重点的に行う計画であった．従って，当初の計画よりも大きく進んでいるという事もないが，遅延しているということもない．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も当初の研究計画通り，構築した実験システムによる摩擦実験のデータ解析と得られた試験片の組織分析を行う．特に，インバリアント解析(SIAT)を用いたアコースティックエミッション信号の解析に注力する．また，実験からECTやアコースティックエミッションの信号を得ることはできたが，その信号処理方法に関しては未だ課題が残されているため，今後は解析に使用するパラメータの精査を行いたいと考えている．また，昨年度までに出来なかった組織分析も行い，実際の粉末の接合状態と信号との関係をより詳細に調査する予定である．また，今年度出来なかった成果発表を来年度は積極的に行うことで，新しい客観的な意見を取り入れることで研究を発展させたいと考えている．
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