2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K21705
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| Research Institution | 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基盤整備センター) |
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Principal Investigator |
小坂 大吾 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基, 能力開発院, 助教 (50648904)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 残留応力 / ホール係数 / ホール効果 / 非破壊評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
理論と実験装置の構築を行った。本研究はホール効果を用いて電気伝導性のある物質の表面の応力を非破壊的に測定することを目的としている。ホール効果が、電荷キャリアの密度と相関があることを利用している。応力による被試験体の体積変化は、キャリア濃度に影響を与えることが想定される。これまでの実験では強磁性体元素を含む非磁性材料において、想定される体積効果を超える影響がホール係数に現れた。これは、体積変化以外の影響が存在することを示唆している。一方で、計画申請時にはその原因を明らかにする方法について議論できずにいた。しかしながら、いくつかの材料においてその現象について差異が見られた。具体的には同様な効果は純度の高い銅や強磁性体元素を含まないチタン合金ではまた確認できていない。実験装置の性能不足である可能性もあるが、非磁性体合金に含まれる強磁性体元素の不対電子が現れ、ホール効果に影響を与えている可能性が考えられる。よって、試験体として強磁性体元素を含む非磁性の合金と強磁性体元素を含まない合金についてホール係数の応力依存を比較、評価するべきだと結論した。
1T以上の磁束密度を維持しつつ、交流駆動できる電磁石を設計、製作した。有限要素法を用いたシミュレーションにより設計を行い、実験により磁束密度の変化が1%以下の領域が十分な広さであることを確認した。銅のホール係数を測定し、これまでの実験結果と同様の値を得ることができた。しかしながら、ホール係数の体積依存のみをとらえることに成功していない。実験結果の標準偏差をさらに小さくする必要がある。
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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
実験装置を構築した。予算の関係で応力付与の自動化は見送らざるを得ず、十分な有効桁の確保はまだできていない。しかしながら、電磁石については計画時の性能を満足した物を作成することはできた。また、既存の理論では説明できない効果を、材料中の強磁性体元素の不対電子を用いた理論と実験で説明することを試みている。当初計画になかった銅合金の測定を試みことは本研究の原理的な部分を補完するものである。よって、より改善を必要とする装置部分、実験計画の発展的修正を踏まえ、本研究の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
試験体として強磁性体元素を含む非磁性の合金と強磁性体元素を含まない合金についてホール係数の応力依存の測定を行う。具体的には鉄、ニッケル合金と銅合金を用いることを予定している。
測定結果の標準偏差を最小化することに取り組む。現状、実験装置の性能による制限でホール係数の体積依存のみを実験から確認することができていない。再現性の不足は、試験体の設置方法、交流電流を用いることによって試験体にローレンツ力による振動等が発生し、測定結果に影響を与えているからだと予想している。より出力が大きく電流の供給と吸収ができる電源を用いて強い交流磁界を作りつつ、大きくなる試験体の振動を軽減するための工作を行う。
これまで引張応力について検討を行ってきた。本研究の応用の一つとしてショットピーニングで得られた材料表面の非破壊的な応力評価測定がある。これは圧縮応力である。よって、圧縮応力についても同様な結果が得られるか、確認することは必要である。試験体の熱処理の影響とこれについて検討を行う。
途中経過について国際学会で発表する予定である。
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| Causes of Carryover |
予算の不足と電磁石の設計に時間ががかり、計画時に予定していた電磁石駆動用電源を購入できなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の予算と合わせて電源の購入に充てる。
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