2022 Fiscal Year Annual Research Report
Technology Development for Production of High Performance Composite Coatings by Cold Spray
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20K05114
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
榊 和彦 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (10252066)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | コールドスプレー / 複合皮膜 / マイクロフォージング / CFD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コーティング法コールドスプレー（CS）において、金属とそれ以外の機能をもつ2種の粉末が設定された割合で制御された組織の分散複合皮膜を作製するための手法を開発する。。このため2種の粉末のガンノズルへの投入方法を、ノズルの中心軸方向（A/I）と半径方向（R/I）から異なる粉末を同時に投入する方法を採用するが、この同時粉末投入による問題点も解決し、その特徴を活かしてアルミニウム粉末と硬質セラミックス粉末の混合割合を制御した軽量で耐摩耗性に優れたアルミニウム基セラミックス複合皮膜の作製を目指すが、まずは、その基礎研究を行った。また、2種の粉末のガンノズルへの投入方法を活用して、その場マイクロフォージング援用コールドスプレー（MFCS）を行った。さらに、数値計算流体力学(CFD)を用いて超音速流れと粒子の挙動を検討して、学術的な各パラメーター間の相関を示し、実験的に検証するため、以下を行った。
(A)マイクロフォージング援用皮膜のアルミニウム合金皮膜の作製：粒径，製法が異なる3 種類のMF 粒子を使用し，それらのMF 粒子の供給量を0～60vol%に変化させてMFCS によりAl-12Si 合金皮膜を作製し，皮膜組織に及ぼすMF 粒子の影響を調査。MF 粒子を投入しないAl-12Si 合金皮膜は，気孔が多く，硬さが108HV であったが，MF 粒子の粒径
が大きく，供給量が多いほど皮膜が硬く緻密になる傾向があり，供給割合が40vol%以上の投入において皮膜が約140HV まで硬くなった．
(B)高機能複合皮膜の作製と評価：ステンレス鋼と銅の色の異なる２種の金属粉末で複合割合の確認を行った。A/I からステンレス鋼粉末，R/I から銅粉末を投入し，比較的均質な銅/ステンレス鋼分散複合皮膜が作製できた．
(C）（A）、（B）に対するCFDによる流れと粒子の解析
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