2022 Fiscal Year Annual Research Report
Generation of novel functional materials by using hydrodynamic cavitation with particles
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20H02021
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
祖山 均 東北大学, 工学研究科, 教授 (90211995)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北川 尚美 東北大学, 工学研究科, 教授 (00261503)
久慈 千栄子 東北大学, 工学研究科, 助教 (20839287)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | キャビテーション / 固体粒子 / セルロースナノファイバ / 表面力学設計 / 機械的表面改質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 従来，流動キャビテーションを発生させるのに，ベンチュリ管を使用していたが，バイオマスを流動キャビテーションで解繊などの処理する際には，ベンチュリ管が閉塞するトラブルが生じていた。本研究では，ボール弁に生じる流動キャビテーションで解繊する方法を考案し，バイオマスを解繊できることを実証した。
2. 絞り部の流動キャビテーション発生場が閉塞した場合に，絞り部上流側圧力が増大することを利用して，絞り部の開度を自動調整して閉塞を回避しつつ，流動キャビテーションで処理する方法および装置を考案し，特許を出願した。
3. 金属製3次元積層造形材（3D-metal）の積層時の未溶融金属粒子に起因する表面粗さを平滑化ししつ，圧縮残留応力を導入する，砥粒を用いた新たな表面改質法を考案した。直接金属レーザ焼結法Direct metal laser sintering DMLSで積層造形したチタン合金Ti6Al4Vを，砥粒を用いた新たな表面改質法と，砥粒を用いた表面改質法とキャビテーションピーニングを併用した表面処理を行い，キャビテーションピーニングよりも，3D-metalの疲労寿命ならびに疲労強度を向上できることを実証した。
4. 3D-metalは，積層造形時の製作精度から，回転曲げ式疲労試験に要する芯ブレ精度を確保するのが困難なために，3D-metalのAs-Built材の疲労特性を回転曲げ式疲労試験で評価するのが困難であった。一方，平面曲げ式疲労試験では，疲労試験片の角部から亀裂が発生するために，As-Built材の角部の曲率の影響を評価するのが困難であった。本研究では，ねじり試験用治具を開発して，平面曲げ疲労試験機に取り付けて，3D-metalのAs-Built材の疲労特性を評価できることを実証し，表面改質により3D-metalの疲労強度を向上できることを実証した。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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