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遠心鋳造法による傾斜機能材料の設計と創成法の確立およびその強度評価

研究課題

研究課題/領域番号 07555348
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分試験
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関京都大学

研究代表者

井上 達雄  京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (10025950)

研究分担者 水野 衛  名古屋大学, 工学研究科, 助手 (70239250)
今谷 勝次  京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (70191898)
星出 敏彦  京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (80135623)
巨 東英  埼玉工業大学, 講師 (10255143)
研究期間 (年度) 1995 – 1996
研究課題ステータス 完了 (1996年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1996年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード遠心鋳造 / 金属基複合材料 / 材料設計 / 変態-熱-力学 / 強化材 / 残留応力 / 金属複合材料 / 変態-執-力学 / 傾斜機能材料 / 遠心鋳造法 / 有限要素法 / 分子動力学法 / 界面強度 / 相変態
研究概要

遠心鋳造法を用いると,母材と強化材の比重差,母材の凝固に伴う粘性の変化によって強化材の分布を制御することが可能で,このために半径方向に機能を分布させた材料を創成することができる.本研究課題では,この鋳造の際の温度,凝固の様相,強化材の分布の実験的検討とMetallo-thermo-mechanicsに基づく数値解析による理論解析によって複合材の強化機構を明らかにすることを試みた.得られた成果は以下のとおりである.
1 実験的検討・・・まず,実験的検討として母材をアルミニウム(Al)合金,強化材を炭化珪素(SiC)粒子とした粒子強化金属基複合材料(MMC)の創成を縦型遠心鋳造装置を用いて行い,鋳造パラメータの強化材分布に及ぼす影響と機械的特性の評価を行った.その結果,鋳型中心からの距離が遠いほど強化材の体積分率は増加するが,鋳型に接する付近ではその急激な冷却のため強化材が十分に移動する前に母材が凝固することがわかり,このために鋳型を加熱することにより強化材の体積分率が外側に移動することが確かめられた.創成したMMCの強化材体積分率および鋳造時にMMCが受けた遠心力と機械的特性を検討したところ,その剛性は強化材体積分率が大きいほど高まったが,遠心力による加圧は母材・強化材間の接着力を向上させ,それがMMCの機械的特性に大きく関与していることがわかった.
2 理論的検討・・・つぎに計算機援用材料設計学的アプローチとして,有限要素法による鋳造過程の数値解析を試み,種々の鋳造条件から強化材分布と残留応力を求めた.その結果,上述の強化材分布が記述できることが確かめられるとともに,強化材の傾斜配分するためにはより高速に鋳型を回転させる必要があることがわかった.また,MMCの残留応力は強化材が多く分布するほど残留応力も大きくなることが示された.

報告書

(3件)
  • 1996 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1995 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (11件)

  • [文献書誌] Mamoru MIZUNO: "Simulation for Processing of Metal Matrix Composite" Novel Techniques in Synthesis and Processing of Advanced Materials. 405-418 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 水野 衛: "遠心鋳造法による金属基複合材料の創成とその弾性的特性の評価" 材料(印刷中). (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mamoru MIZUNO: "Simulation for Processing of Metal Matrix Composite" Novel Techniques in Synthesis and Processing of Advanced Materials. 405-418 (1995)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mamoru MIZUNO: "Processing of Metal Matrix Composite by Centrifugal Casting Technique and Estimation of the Elastic Properties" Journal of the Society of Materials Science, Japan (ZAIRYO). (in print). (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1996 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mamoru MIZUNO: "Simulation for Processing of Metal Matrix Composite" Novel Techniques in Synhthesis and of Advanced Materials. 405-418 (1995)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 水野衛: "遠心鋳造法による金属複合材料の創成とその弾性的特性の評価" 材料. (印刷中). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 井上達雄: "変態・熱・力学に基づいた熱処理シミュレーション用CAEシステム“HEARTS"の開発と応用" 材料. 44. 103-109 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Toshihiko Hoshide: "Strength Characteristics of Continuous SiC Reinforced SiC" 7th Int. Conf. Mech. Behavior Mat.233-234 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Toshihiko Hoshide: "Dependence of Strength on Size of Flaw Dominating Fracture in Ceramics" Mat. Res. Sci. Int.1. 108-113 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Mamoru Mizuno: "Simulation for Processing of Metal Matrix Composite" Novel Techniques in Synthesis and Processing of Advanced Materials(Ed. by J. Singh and S. M. Copley). 405-418 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Mamoru Mizuno: "Simulation of Debonding on the Interface and Subsequent Creep Crack Growth in the Matrix for Metal Matrix Composite" Materials Science Research International. 1. 17-22 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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