2021 Fiscal Year Annual Research Report
微粒子エロージョン法による硬質薄膜の耐チッピング・耐疲労性の加速評価試験法の開発
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19K04151
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
宮島 敏郎 富山県立大学, 工学部, 准教授 (60397239)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大嶋 元啓 富山県立大学, 工学部, 講師 (40511803)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | MSE / 硬質薄膜 / 評価 / エロージョン / 耐衝撃性 / 耐剥離性 / 微粒子 / 表面強さ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平均粒子径3μm，平均粒子径50μm，平均粒子径100μmの球形投射粒子をそれぞれ用い，これらの粒子と水を合わせたスラリーを圧縮空気で高速に投射する微粒子エロージョン法によって，繰り返し衝撃・応力付与を与えることで，先端硬質薄膜材料の新しい耐チッピング・耐疲労性の加速評価試験法を開発した．
本研究では，これまでの研究における成果と問題点から，下記の3つの点を研究した．
①耐チッピング性評価法の確立，②耐疲労性評価法の確立，③投射状態の可視化および投射粒子挙動と投射粒子速度の解明．
以上を統括し，微粒子エロージョン法による繰り返し衝撃・応力付与機構を用いた，先端硬質薄膜の耐チッピング・耐疲労性の加速評価試験法を完成させた．
特に，今回，WC系膜にCrN系膜を積層させた硬質薄膜を2種類用いて評価を実施した．平均粒子径3μmの球形粒子を用いることで，WC系硬質薄膜の極表層の強さを明らかにすることができた．また，平均粒子径50μmを用いることで，膜の耐衝撃性と膜質の両方を含んだ評価ができることを明らかにした．一方で，今回用いた硬質薄膜はドロップレットなどの欠陥が少ないこともわかり，耐衝撃性を評価する上で，より大きな粒子を用いる重要性を明らかにした．さらに，平均粒子径100μmを用いることで，硬質薄膜と硬質薄膜の界面強さおよび硬質薄膜と基材との界面強さ（剥離状態）を評価することができた．
以上の結果，異なる粒子径を用いることで，硬質薄膜の膜質の影響と耐衝撃・耐剥離性について評価できることを明らかにした．
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