2021 Fiscal Year Annual Research Report
三次元プリンタ製チタン合金の先進的急速高温加熱処理に基づく高性能化
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19H02027
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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, 教授 (90239658)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武末 翔吾 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 助教 (00846058)
小茂鳥 潤 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30225586)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 三次元プリンター / SLM / チタン合金 / 高周波誘導加熱 / 高速酸窒化 / 耐摩耗性 / 疲労強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，新たに考案した先進的急速高温加熱処理により，三次元プリンタ製チタン合金の①耐摩耗性，②疲労強度および③延性を同時に改善することを目的としている．具体的には，上記材料を大出力高周波誘導加熱装置を用いて高温まで急速加熱・冷却することにより，大気構成元素の高速拡散により表面硬化させて短時間に耐摩耗性を改善するとともに，高い圧縮残留応力の付与と応力誘起変態の発現により造形欠陥を無害化し，疲労強度および延性の顕著な改善を狙っている．
本年度には，造形まま材について上記①に関わる検討を進めた．同材の表面は粒状の凹凸により表面積が大となり，機械加工により表面を平滑化した材料よりも熱処理による硬化領域が拡大した．この熱処理材に関し，セラミックス板を相手材として摩擦摩耗試験を行った結果，接触状態が点接触となり，無潤滑下でも摩擦係数の大幅な低下と耐摩耗性の改善が実現された．この知見については，現在，関連企業2社とともに特許申請を進めている．上記②につていは，前年度までに平滑材でも造形まま材でも提案する熱処理により大幅に改善可能であることが明らかとなった．本年度には，この結果に基づいて1件の特許申請と1件の論文掲載がなされ，さらに1件の論文投稿を進めている．上記③については，本年度購入したソフトウェアにより加熱状態に関わるシミュレーションを行った．また，1523 K，5 sおよび60 sでの加熱後水冷処理を施し，延性向上に関わる実験的検討を進めた．同処理は，内部組織の変化と硬化層の厚膜化をもたらした．その結果，材料内部の延性は改善したが，表面硬化層の割れにより材料全体としては延性が低下した．
以上に記載の通り，本研究は概ね目的を達成し，期間中（3年間）には論文3報の掲載および1件の特許申請に至っており，さらに現在，特許申請1件および論文投稿1件を進めている．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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