2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of local surface alloying method using tool wear during friction stir processing
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19K23575
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山本 啓 大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (00842577)
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2019-08-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 摩擦攪拌プロセス / ツール摩耗 / 表面合金化 / 鉄鋼材料 / 炭化タングステン / メカニカルアロイング / 固溶強化 / 結晶粒微細化強化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度の研究において，低炭素鋼板SM490AへのWCツールの摩耗を伴ったFSPにより，W及びCを主体とするツール構成元素を鋼表層へ固溶できることを明らかにした．低炭素鋼の場合には，FSP中にフェライト相からオーステナイト相への変態が生じていたが，市販の鋼種のなかには，Cr及びNi当量を変化させることによりフェライトあるいはオーステナイト単相のまま室温から融点まで安定なステンレス鋼も存在する．これらについて，化学組成やFSP中の結晶構造等の違いによって，ツール/鋼界面での反応生成物や, 最終的な元素供給量に変化が生じる可能性が考えられる. そこで本年度の研究では，前年度と同様にWCツールを用いた本手法の効果について，鋼種の影響を主に調査することとした．ツール構成元素の増加量の平均値は，SM490Aが1.91 at.%，SUS304が1.09 at.%であったのに対して，SUS430が0.25 at.%と極端に少なかった．また，WとCの増加量は，それぞれSM490Aが0.79 at.%と0.86 at.%，SUS430が0.12 at.%と0.09 at.%，SUS304が0.51 at.%と0.47 at.%であり，増加量に大きな違いがみられるが，いずれの鋼種においても両元素は同程度の比率で鋼表層に供給されていた．本研究期間において，これら鋼種間におけるツール構成元素供給量に差異が生じた要因を明確化するまでは至らなかったが，ツール/鋼間で生成される反応層の形態や量，あるいはFSP中の温度履歴や鋼の変形抵抗(ツールの負荷トルク)等の違いが関係していることが推察された．
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