Improvement of very high cycle fatigue strength of additive manufactured metal by controlling surface roughness and internal defects

• Project/Area Number: 25K01117
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 高橋 宏治 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (90334630)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古谷 佳之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究センター, グループリーダー (60354255)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥25,870,000 (Direct Cost: ¥19,900,000、Indirect Cost: ¥5,970,000); Fiscal Year 2027: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2026: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000); Fiscal Year 2025: ¥12,610,000 (Direct Cost: ¥9,700,000、Indirect Cost: ¥2,910,000)
• Keywords: 金属疲労 / 表面粗さ / 内部欠陥 / ピーニング / 残留応力

Outline of Research at the Start

金属の3D積層造形(AM)は革新的製造技術として注目されているが、製造過程で生じる表面粗さや内部欠陥が疲労強度を著しく低下させてしまう。疲労強度は欠陥寸法に依存して大きくばらつくために、その予測が困難という課題がある。本研究では、各種表面処理法により表面粗さを無害化するとともに、熱間等方圧加圧により内部欠陥を縮小させる。これらの表面処理と各種熱処理の組み合わせにより、超高サイクル域までの疲労強度を向上させる。さらに、超高サイクル領域までの疲労強度を高精度で予測する手法を提案する。本研究の実施により、AM材の疲労強度向上から超高サイクル疲労強度予測に至るまでの一貫した研究基盤を確立できる。