| Project/Area Number |
21K18822
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 尚 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50402649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮崎 秀俊 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10548960)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | ショットピーニング / 集合組織 / 相変態 / 表層巨大ひずみ加工 / 単結晶 |
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| Outline of Research at the Start |
ショットピーニング(SP)は，加工表面に大きな圧縮残留応力や巨大な塑性変形を生じさせる．その際，材料の相安定性変化や強い結晶方位配向を持つ集合組織の形成が生じるが，SPで生じるこのような特異現象は，材料科学の観点から議論されていない．本研究では，単結晶を用いてSPで生じる現象を単純化し，SPによる加工組織相安定性変化や加工表面における塑性変形メカニズムを究明することで”SPの学理”を明らかにすることを目的とする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，単結晶を用いることでショットピーニング(SP)にて生じる諸現象を単純化し，SPによる加工組織相安定性変化や加工表面における塑性変形メカニズムを究明することを目的とした．それを達成するために「【課題1】純Fe，純CuおよびFe-33%Ni合金の単結晶作製」，「【課題2】SPによる圧縮残留応力にて生じる加工組織の相安定性変化の究明」および「【課題3】SPによる加工表面の塑性変形メカニズムの究明」を課題とした．
■2023年度の研究成果
2023年度は，SPを施した純Cu単結晶の加工表面近傍に生じた圧縮残留応力をテンソル成分として測定し，静水圧成分とせん断成分の比較を行った．その結果，SPにて生じる圧縮残留応力は静水圧成分が大きいことが明らかとなった．よって，昨年度に得られた結果である鉄合金へのSPに伴う相変態温度の低下は，SPで生じた静水圧圧縮応力に起因する．さらに，SPに伴う加工表面の組織変化について，結晶粒微細化および集合組織形成の観点から詳細に調査した結果，まず結晶粒微細化が生じた後，任意の結晶方位が板面法線方向と平行になった繊維集合組織が形成することが明らかとなった．すなわち，SPで形成する繊維集合組織は結晶粒同士の拘束下における変形が一因といえる．
■研究期間全体を通じて得られた成果
単結晶や粗大粒試料を用いることでSPにて生じる相安定性変化の要因や加工組織形成メカニズムの究明を試みた．その結果，①SPで生じる残留応力は静水圧圧縮成分が大きく，これによって鉄合金の相変態温度が低下すること，②SPにて形成する繊維集合組織は，SPに伴う結晶粒微細化が生じた後に形成すること，③SPで形成する繊維集合組織の種類は，結晶構造(すべり系)および積層欠陥エネルギーに依存することを明らかにした．これらの知見は，SPによる加工表面組織制御を可能にし，その指導原理に値するといえる．
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