| Project/Area Number |
23K17724
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
|
|---|
| Research Institution | Chuo University |
|---|
Principal Investigator |
米津 明生 中央大学, 理工学部, 教授 (40398566)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 俊之 九州大学, 工学研究院, 准教授 (70735042)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
|
|---|
| Keywords | レーザー誘起粒子衝突試験 / 高速飛翔粒子 / 表面改質 / ナノ・マイクロ材料力学 / ナノ結晶 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究では，レーザーアブレーション誘起によるマイクロ・ナノスケールの微小粒子を高速で射出する技術（レーザー誘起粒子衝撃試験法：Laser-induced particle impact test: LIPIT）を開発する．その衝突時における超高速な塑性変形によって加工硬化層（ナノ双晶やナノ結晶化）を生成し，新たな表面改質技術を開発する．さらにはナノ秒時間および高い衝突圧力において生成した化学反応による材料結合（コーティング），メンブレン材料などの微細穴あけ一括加工，テクスチャ加工による耐摩耗性に優れた摺動面の創製，さらには超高速衝突による材料損傷研究へと応用する．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
2024年度では，前年度に開発したレーザー誘起粒子衝撃試験法（LIPIT）を完成させ，粒子の飛翔速度計測，またバルクの金属材料への粒子衝突試験を行い，塑性変形の衝突痕の形状測定や結晶組織の変化などを調べた．この技術は，従来のショットピーニング（SP）よりも数倍もの高速化が可能かつ，少量の微小粒子の衝突試験が可能なため，対象材料に対する衝突現象を解明する研究が行える．そのため，特異な衝突圧痕の形状や結晶組織の生成など，新たな材料開発につながる技術と言える．2024年度の実績は以下のとおりである．
1) 応力発光体を用いて粒子衝突時の信号を捉えることに成功した．またレーザーアブレーション時のタイミングから粒子飛翔速度を算出した．その結果は，高速度カメラの撮影結果とよく一致し，応力発光体を用いた粒子飛翔速度法を提案した．
2）ステンレス鋼へLIPIT試験を行い，アスペクト比の大きな圧痕を離散的に生成することが可能となった．この表面処理面に対して摺動試験を行い，LIPIT処理の有効性を示した．深い圧痕形状のため潤滑油の保持性能の効果が見られ，また従来のSP処理面と比較しても摺動性能の向上が確認できたことから，本研究で開発したLIPIT処理の効果を示すことができた．
3）LIPIT試験特有の少量・単一粒子の衝突試験の実現と有用性を検証するため，グラフェンのナノ粒子貫入試験を行った．レーザー光軸調整，高速度カメラ撮影，ナノ粒子のハンドリング技術を確立し，グラフェンの種類による破壊形態の相違について議論した．そのメカニズムを分子動力学法によっても検証した．
以上の様に本研究で開発したLIPIT技術を様々な材料試験や表面処理技術として展開することができた．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上述のとおり，開発したLIPIT実験法を摺動に関する表面処理技術の展開や，ナノスケールの新たな衝突実験を可能にできた
|
| Strategy for Future Research Activity |
計画通り，LIPIT技術の更なる高度化（飛翔速度の高速化，粒子の微小化，高速表面処理技術など）を行い，摺動特性や疲労強度特性の向上に関する検討を行う．
|
