2019 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification of design principle for surface microstructural control based on anomalous phenomena caused by shot-peening
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19H02455
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 尚 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50402649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本塚 智 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30585089)
渡邉 義見 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50231014)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ショットピーニング / 相変態 / 集合組織 / 巨大ひずみ加工 / 磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は，主として「ショットピーニング(SP)にて生じる圧縮残留応力と相変態挙動の関係の解明」および「SPにて形成する集合組織および集合組織形成過程の解明」について調査を行った．なお，2019年度は，実験試料入手の関係で前者のテーマを前倒しで実施したため，「落錘型衝撃試験によるSP加工組織形成過程のモデル化」を2020年度に実施することにした．2019年度に得られた主な知見は下記の通りである．
①SPにて生じる圧縮残留応力と相変態挙動の関係の解明
投射方向と加工面のなす角度(以降，投射角度)が小さくなると加工表面近傍に生じる圧縮残留応力は大きくなる．この現象を用いることで，圧縮残留応力とSPに伴う相変態挙動の関係を明らかにし，マルテンサイト相を多く有するFe-33%Ni合金へのSPに伴う逆変態の発現要因の究明を試みた．その結果，投射角度が小さくなるにつれて，加工表面近傍の圧縮残留応力が増加し，かつマルテンサイト相からオーステナイト相への逆変態が顕著に生じた．また，圧縮残留応力からSP後におけるFe-33%Ni合金のT0点を推算した結果，T0点は室温近傍まで低下していた．よって，SPにて生じる圧縮残留応力に伴う相変態温度の低下は，SPにて生じる逆変態の発現要因の一つであることが明らかとなった．
②SPにて形成する集合組織および集合組織形成過程の解明
純Feおよび純Cuに対してSPを施すことで生じる集合組織について調査した．0.6MPaの投射圧力にてSPを施した結果，純Feにおいては，<001>方向と加工面法線方向が平行となった<001>繊維集合組織が形成した．一方，純Cuには<011>方向と加工面法線方向が平行となる<011>繊維集合組織が形成することが分かった．さらに，これらの集合組織解析結果から，SPにて生じる塑性変形は単軸圧縮が支配的であることも明らかとなった．
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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
2019年度の当初計画では，「落錘型衝撃試験によるショットピーニング(SP)加工組織形成過程のモデル化」および「SPにて形成する集合組織および集合組織形成過程の解明」を実施する予定であった．しかし，2020年度に実施する予定であった「SPにて生じる圧縮残留応力と相変態挙動の関係の解明」で用いる実験試料を入手したため，前倒しでこのテーマを実施した．その結果，2019年度は「SPにて生じる圧縮残留応力と相変態挙動の関係の解明」および「SPにて形成する集合組織および集合組織形成過程の解明」を実施している．一方，近年，有限要素解析などを用いてSPをモデル化した研究が多くなされていることから，これらの文献調査を行うことで，「落錘型衝撃試験によるSP加工組織形成過程のモデル化」を遂行するための準備を行った．さらに，SPにて形成する集合組織に関する研究では，得られた成果に特許性があるため，特許を出願した．
以上より，研究テーマの入れ替えがあったが，本研究課題はおおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度の研究にてまとまった成果が得られてきたので，これらの成果を用いて学会発表や学術雑誌への投稿を行いたい．また，本研究課題では，計算科学の知見が欠落しているため，有限要素解析を行っている研究者と連携を取っていく予定である．
一方，2020年度に遂行する研究課題としては，2019年度から2020年度に変更した「落錘型衝撃試験によるSP加工組織形成過程のモデル化」を中心に実施する．それによって，SPに伴う加工組織の形成過程を明らかにする．さらに，「SPにて形成する集合組織および集合組織形成過程の解明」では，純Feにおいてより強い<001>繊維集合組織を形成させるための手段の検討および磁気特性の評価を行い，2021年度に実施する電磁鋼板としての応用につなげていく．以上を遂行することで，SPによる表面組織制御技術の指導原理の構築を進めていく．
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