2023 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of the technique to consolidate powder into three-dimensional shape by the shearing plastic deformation
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19K22042
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| Research Institution | Ishinomaki Senshu University |
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Principal Investigator |
三木 寛之 石巻専修大学, 理工学部, 教授 (80325943)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 構造・機能材料 / 機械材料・材料力学 / 粉末プロセス / 表面・界面物性 / 材料設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は純金属粉あるいはそれらの混合粉に圧縮荷重を与えた状態で、圧縮荷重と異なる方向にせん断力を加えることにより、原料粉末同士の接合（固化）と成形体を構成する結晶粒の微細化が同時に可能となる成形手法の高度化に関する研究である。この手法は、従来の粉末成形に用いられている加熱・加圧や衝撃などの高エネルギー加工プロセスとは異なり、２軸応力の連続付与により粉体を溶融せずに全体を固化することが特徴であり、本課題においてはこの手法において粉末原料がせん断塑性変形によって互いに接合する準静的過程をモデル化し、個々の接合現象を立体造形に展開するための基礎技術の確立を目的としている。研究初年度は、金属粉末の固化条件と成形体の機械的特性に影響を与える結晶組織形成条件を検証し、粉末の力学的プロセスと成形体のマクロ特性との相関を明らかにした。研究２年度には、形成される微細組織の成形条件による違いに着目し、応力の付与過程が粉末の接合に及ぼす影響を評価した。また、常温・加熱プロセスを併用した多段プロセス成形による結晶粒界の制御性ならびに難成形金属の塑性接合性を検証し、混合素粉末成形体における原子拡散と合金組織の形成の可能性を見出した。研究３年度には、他の粉体成形手法や強ひずみ加工による粒子の接合性について検証し、本手法に押出成形の手法を応用することによって、従来よりも厚みのある成形体の成形プロセスを見出した。研究４年度には、押出成形の手法の導入に当たり、常温成形と温間成形を組み合わせた手法による固化成形を行い，温間成形と酸化物生成の抑制が成形体への大ひずみ導入に有効であること明らかにした。最終年度には、粉末押出し加工と圧縮せん断法を同一工程で行う手法を開発し、融点以下でアルミニウム粉末を約1㎜厚のバルク状に成形することに成功し、せん断塑性変形による金属微細組織材の板厚制御が可能であることを示した。
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