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巨大ひずみ勾配付与型ショットピーニングによる表面ナノ結晶材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 17560616
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

戸高 義一  豊橋技術科学大学, 工学部, 助教 (50345956)

研究分担者 梅本 実  豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (90111921)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2006年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2005年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワードナノ結晶 / 歪勾配 / 強加工 / ショットピーニング / HPT(High Pressure Torsion) / 金属材料 / 組織制御 / 表面改質
研究概要

以下に、本研究にて得られた成果の要約を示す。
1.表面ナノ結晶層形成のためのショットピーニング(SP)条件
ナノ結晶層の厚さは、ショット材の運動エネルギーが高い条件ほど厚く形成する。具体的には、ショット速度が速いことやショット速度が同じでもショット粒径が大きいことが望ましい。しかしながら、ショット粒径が小さいほど、ナノ結晶粒組織は表面に均一に形成する。また、ショット材の運動エネルギーが小さくても、カバレージ(処理時間)を大きく(長く)することで、ナノ結晶粒組織が形成する。ショット材の硬さは試料の硬さより硬い必要がある。
2.強ひずみ加工による結晶粒微細化における歪勾配の役割
SPにより、試料表面に相当歪5(圧延)以上の変形が与えられていることと、試料表面から内部にかけて著しい歪勾配が付与されていることが、組織観察の結果より分かった。
HPT(High-Pressure Tbrsion)加工では歪量と歪勾配を分離して調査することが可能であるため、HPT加工により歪勾配の結晶粒微細化に及ぼす影響を調査した。Fe-0.03mass%Cにおいて、歪勾配の付与のみでHV3.3GPaの硬さが得られた。これは、圧下率97.6%(相当歪4.3)で得られる2.4GPaに比べて極めて高い値であり、歪勾配の付与が結晶粒微細化に寄与することを示す。
3.強ひずみ加工による結晶粒微細化に及ぼす加工発熱の影響
SPは加工(ショットの衝突)が断続的に起こり、各加工の間で導入された転位の再配列・消滅(回復)が加工発熱により起こると考えられる。そのような組織変化が結晶粒微細化に及ぼす影響を調べるため、Fe-0.03mass%CにHPT加工と400℃の熱処理を繰返し行った。その結果、断続的な加工中の転位の回復や結晶粒界の安定化が、結晶粒の微細化に有効に働くことが分かった。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (13件)

  • [雑誌論文] Formation of surface nanocrystalline structure in steels by shot peening and role of strain gradient on grain refinement by deformation.2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Todaka, M.Umemoto, Y.Watanabe, A.Yamazaki, C.Wang, K.Tsuchiya
    • 雑誌名

      ISIJ International 47

      ページ: 157-162

    • NAID

      10027021203

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation of nanocrystalline structure in steels by severe plastic deformation.2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Todaka, M.Umemoto, C.Wang, K.Tsuchiya
    • 雑誌名

      General Abstract : Electronic, and Photonic Materials Division, TMS (The Minerals, Metals & Materials Society) (eds : L. Qing and S. Kang.)

      ページ: 87-93

    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nanostructured Shape Memory Alloys for Biomedical Applications.2007

    • 著者名/発表者名
      K.Tsuchiya, Q.Cao, A.Hosokawa, M.Katahira, Y.Todaka, M.Umemoto
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 539-543

      ページ: 505-510

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Formation of nanocrystalline structure in steels by severe plastic deformation.2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Todaka, M.Umemoto, C.Wang, K.Tsuchiya
    • 雑誌名

      General Abstract : Electronic, and Photonic Materials Division, TMS (The Minerals, Metals & Materials Society), eds : L. Qing and S. Kang

      ページ: 87-93

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Formation of nanocrystalline structure by shot peening.2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Todaka, M.Umemoto, Y.Watanabe, K.Tsuchiya
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 503-504

      ページ: 669-674

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nanocrystalline structure in steels produced by various severe plastic deformation processes.2006

    • 著者名/発表者名
      M.Umemoto, Y.Todaka, J.Li, K.Tsuchiya
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 503-504

      ページ: 11-18

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] TiNi系形状記憶合金の表層非晶質化/ナノ結晶化に与えるショットピーニング条件の影響.2006

    • 著者名/発表者名
      曹奇峰, 土谷浩一, 原田巻典, D.Tomus, 森井浩一, 戸高義一, 梅本実
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 70

      ページ: 473-477

    • NAID

      10018161187

    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] TiNi系形状記憶合金の表層非晶質化/ナン結晶化に与えるショットピーニング条件の影響.2006

    • 著者名/発表者名
      曹奇峰, 土谷浩一, 原田泰典, D.Tomus, 森井浩一, 戸高義一, 梅本実
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 70

      ページ: 473-477

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Nanocrystallization of carbon steels by shot peening and drilling.2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Todaka, M.Umemoto, J.Li, K.Tsuchiya
    • 雑誌名

      Reviews on Advanced Materials Science 10

      ページ: 409-416

    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface amorphization of TiNi shape memory alloy by shot peening.2005

    • 著者名/発表者名
      K.Tsuchiya, H.Nakayama, Y.Todaka, M.Umemoto, K.Morii
    • 雑誌名

      Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials 24-25

      ページ: 615-618

    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Comparison of nanocrystallization in steels by ball milling, shot peening and drilling.2005

    • 著者名/発表者名
      M.Umemoto, Y.Todaka, Y.Watanabe, J.Li, K.Tsuchiya
    • 雑誌名

      Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials 24-25

      ページ: 571-576

    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nanocrystallization of martensite steels and Ti-6Al-4V alloy by shot peening.2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Todaka, M.Umemoto, Y.Watanabe, K.Tsuchiya
    • 雑誌名

      Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials 24-25

      ページ: 471-474

    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Deformation and dissolution of cementite by severe plastic deformation.2005

    • 著者名/発表者名
      M.Umemoto, Y.Todaka, A.Ohno, M.Suzuki, K.Tsuchiya
    • 雑誌名

      Journal of Metastable and Nanocrystalline Materials 24-25

      ページ: 157-160

    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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