2021 Fiscal Year Research-status Report
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20K04936
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| Research Institution | Tokyo University of Marine Science and Technology |
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Principal Investigator |
藤野 俊和 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (70508514)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
地引 達弘 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (40322094)
柳澤 憲史 長野工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (90585580)
徳田 祐樹 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部マテリアル応用技術部材料技術グループ, 主任研究員 (30633515)
齋藤 庸賀 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部マテリアル応用技術部材料技術グループ, 研究員 (90806001)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 海洋環境 / トライボロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、海洋環境中で使用可能な耐食性を有し、かつトライボロジー特性（特に摩擦・摩耗・耐焼付性）に優れた摩擦材（以降、海水中用高強度摩擦材という）を、申請者らの研究グループが開発した摩擦改質技術と熱拡散処理を組み合わせて応用開発し実用化を図る基礎研究である。本研究の目的を達成するために、本年度は強度が高く工業的に多用される合金鋼（主にSCM材）を対象に、耐食性および耐摩耗性の付与とそれら特性を解析評価する研究を中心に実施した。
１．被覆層を有する材料の作製 高強度かつ工業的に多用されている材料としてクロムモリブデン鋼(SCM435)を基材として、この表面と工具の間に、各種硬質微細粉末とキャリア粉末を混合したものを間断なく送りこみ、局所的高面圧下で摩擦する（摩擦改質処理）ことにより、基材表面に微細粉末による被覆層を創生した。その後、必要に応じて摩擦改質処理を施した材料に窒化処理を施した。この窒化処理を援用することにより摩擦改質により被覆された微細粉末を拡散接合させて基材との密着性を向上することならびに改質層の高強度化を試みた。
２．評価試験の実施 作製された試験片に対して、①硬さ試験とスクラッチ試験により硬さと微細粉末の密着強度を調べ、摩擦改質の効果を確認した。②断面のEDX元素分析を行い、表層に存在する微細粉末の分布状況（拡散浸透の有無）を調べ、摩擦改質の効果を確認した。③交差円筒方式摩擦摩耗試験（フレッチング摩擦試験）を海水中で行い摩擦・摩耗特性を解析評価した。
３．摩擦特性と腐食特性の同時計測評価手法の構築 海水中のフレッチング摩擦下における摩擦力と腐食電位の時間変化を同時に計測評価するシステムを構築した。
これまでに得られた成果を日本マリンエンジニアリング学会主催の「第91回（令和3年）マリンエンジニアリング学術講演会」にて発表した。
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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
本年度は「5. 研究実績の概要」にて述べたように、合金鋼を対象に、各種硬質微細粉末による被覆層を創生した。そして得られた材料の機械的特性と表層の状態の解析およびフレッチング摩擦試験による摩擦・摩耗特性を解析評価した。この結果、これら材料の海洋環境下における耐摩耗性と耐食性を評価する上で有益なデータを得ることができた。しかし海水中における材料の耐摩耗性と耐食性の関係を評価すべく、その摩擦特性（摩擦力）と腐食特性（腐食電位）の時間変化を同時に計測評価する手法を構築し解析したものの、具体的な考察には至っていない。よって総合的に判断し「おおむね順調に進展している」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的を達成するために、次年度以降も引き続き、合金鋼（SCM材）を対象に海水腐食の防止ならびに低摩擦と耐摩耗性向上を目的として硬質微細粉末による摩擦改質処理および熱処理等を実施する。その際、硬質微細粉末に混合するキャリア粒子の種類を変えて摩擦改質処理を実施する。得られた被覆層を有する材料に対して、硬さ、微細粉末の密着強度と分布状況（拡散浸透の有無）および海水中における耐食性と耐摩耗性を各種試験により解析し、摩擦改質の効果を確認する。
これまでに得られた解析評価結果を総合して本研究にて開発した表面改質方法の有効性を明確にするとともに、実用化に耐える海水中用高強度摩擦材を創出し実用化することを目指す。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた主な原因は、主に硬質微細粉末を有効に利用できたことによりその購入金を抑えられたためである。加えて新型コロナウイルス（COVID-19）蔓延の影響により出張に行くことができず、このため旅費を使用する機会が非常に少なかったことも要因である。次年度以降の助成金については、引き続き実施する摩擦改質処理に要する試験片の製作費、評価試験計測システムの高度化および学会等への参加に要する経費として活用させて頂き、研究を更に発展推進する予定である。
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Research Products
(2 results)
