2015 Fiscal Year Annual Research Report
三次元プリンター製チタン合金の先進型複合処理法の確立
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15H03892
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
森田 辰郎 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 准教授 (90239658)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 三次元プリンター / チタン合金 / SLM / 複合表面処理 / 複合処理 / プラズマ硬化処理 / 短時間熱処理 / 微粒子衝突処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，三次元プリンター製チタン合金（以後，チタン合金3D材）を対象材料として，プラズマ硬化処理および微粒子衝突処理による表面改質と本申請者が開発した短時間熱処理の複合化について学術的知見を蓄積し，先進型複合処理を確立することを目的としている．研究期間には，チタン合金3D材の基本特性を系統的に調べた後，上記複合処理により耐食性を損なうことなく耐摩耗性，機械的性質および疲労強度の総合的改善を目指す．
初年度である平成27年度には，まずチタン合金3D材の基本特性について系統的に調べた．具体的には，積層方向を0°，45°および90°とする3種類の材料について，密度測定，微視組織観察，EBSD分析，硬さ測定，X線残留応力測定，引張試験，疲労試験および破面観察をそれぞれ行い，異方性を含めて各種特性を明確に把握した．
また，当初計画では平成28年度に実施予定であったチタン合金3D材の各種特性に及ぼす短 時間熱処理の効果についても研究を行った．これにより，チタン合金3D材の疲労強度が展伸材よりも顕著に劣るという問題を，短時間熱処理により解決可能であることが示された．すなわち，短時間熱処理条件を適切化することにより，チタン合金3D材の疲労強度を展伸材のそれ以上に改善することに成功した．
同年度に得られた結果の一部については，日本金属学会2015年（第157回）秋期講演大会，日本金属学会2016年（第158回）春期講演大会（平成28年3月）において発表した．平成28年度には，当初計画に沿って研究を推進するとともに，取得した実験結果に基づいて学会発表および論文投稿を進める予定である．
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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
「9．研究実績の概要」に記載したように，平成27年度に実施予定であった実験はすべて実施済みであり，チタン合金3D材の基本特性に関する系統的な実験結果は異方性に係る結果を含めて取得された．また，当初計画では平成28年度に実施予定であったチタン合金3D材の各種特性に及ぼす短時間熱処理の効果についても実験を行った結果，疲労強度の大幅な改善に至った．以上のように，当該研究は当初計画以上に進展している．
その一方で，初年度には実験結果の蓄積を優先事項とした結果，取得結果の公開は学会発表2件に留まった．以上を全般的に考慮し，現在までの進捗状況として「おむね順調に進展している」と評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度に得られた実験結果に基づき，平成28年度には当初計画に沿ってチタン合金3D材に及ぼす複合表面処理および複合処理の効果について系統的に調べる．具体的には，1．プラズマ窒化および微粒子衝突処理から構成される複合表面処理，2. プラズマ窒化，短時間熱処理およびFPB処理から構成される複合処理，がチタン合金3D材の微視組織，硬さ分布，残留応力，耐摩耗性，機械的性質および疲労特性に及ぼす効果について詳細に調査し，耐摩耗性と疲労強度の同時的改善を目指す．
上記の研究と平行して，平成28年度には現在までの研究成果を，日本材料学会第65期学術講演会（3件），The 17th International Conference on Experimental Mechanics（1件），日本金属学会2016年（第159回）秋期講演大会等で積極的に発表する予定である．併せて，チタン合金3D材の基本特性およびそれに及ぼす短時間熱処理の効果について論文投稿（Materials Science and Engineering Aを予定）を進める予定である．
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Research Products
(3 results)
