2017 Fiscal Year Research-status Report
マルテンサイト相の増えない環境でも使えるステンレス鋼の疲労劣化診断システムの開発
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16K06386
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
木下 勝之 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (80325240)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 非破壊評価 / 疲労 / ステンレス鋼 / 磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，オーステナイト系ステンレス鋼表面に生成した表面改質層センサを用いて，マルテンサイト相の発生しにくい温度域でも使える疲労劣化センシングシステムを開発することである．本年度は以下の研究を実施した．
①表面改質層センサの力学特性の支配要因の調査---表面改質層センサの能力のひとつである疲労抑制機能を支配する要因を調査するため，疲労に関係する表面改質層の力学的特性の一つである最大曲げモーメントに着目し，その支配要因を調査した．昨年度までは硬化量とマルテンサイト分率の影響を調査し，今年度はさらに内部応力の影響も評価した．その結果，内部応力の大きさによって硬化量の影響が変化し，疲労抑制機能を制御するには硬化量と内部応力の相互作用を考慮する必要があることがわかった．
②ショットピーニングによる表面改質層センサの創製---ショットピーニングにより表面改質層センサを創製するための作成条件について検討した．検討条件としては，噴射圧力，粒径と噴射時間とし，マルテンサイト相分率，内部応力，硬化量，表面粗さを評価項目とした．その結果，センサの磁気および力学的特性を制御する条件を明らかにできた．
③マルテンサイト相の磁気的可視化手法の開発---これまでマルテンサイト相の可視化手法には化学エッチングを用いてきたが，疲労によるマルテンサイト相の構造変化など過渡的な変化に適用することは難しかった．そこで，強磁性体の構造可視化手法のひとつである粉末図形法を用いてマルテンサイト相を可視化するため，磁化方法や磁粉の塗布方法などを検討し，最適な条件を見出した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
疲労試験機の完成が遅れているため，計画に遅れが生じている．また，研究の主要目的の一つである表面改質層センサの設計手法の開発に関して，新たに判明することがでてくるため研究項目が増えて少し遅れが生じている．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究が若干遅れているため，研究項目および研究を補助してもらう学生数を増やして解決を図る．本年度行う研究項目は以下のとおりである．
第１項目として表面改質層センサの設計手法の開発を行う．まず，疲労抑制機能の設計について，前年度までの研究に基づき，疲労抑制機能で重要な要因同士の練成効果を考慮するため有限要素法による設計法について検討する．次に，疲労度評価機能の設計について，表面改質層センサの磁気モデル作成に必要な，単一マルテンサイト相粒子の磁気特性を調査する．第２項目として，内部応力―磁気特性関係を解明するために，ショットピーニングにより生成された表面改質層センサの内部応力と磁気特性の関係を調査する．第３項目として，前年度に決定したショットピーニング条件で製作した表面改質層センサの疲労特性について調査する．第４項目として，赤外線温度計，直流電源とPCで構成された疲労試験機の試験片温度制御システムのPID制御プログラムを開発する．
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| Causes of Carryover |
疲労試験機の温度調整システムが当初予定より安価なシステムとなったことが差額が生じた理由である．使用計画としては，新たに判明した問題を解決するためにいくつか実験が追加されるため，それらの実験の費用に使用する予定である．
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