| 研究課題/領域番号 |
18KK0103
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
祖山 均 東北大学, 工学研究科, 教授 (90211995)
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| 研究分担者 |
伊賀 由佳 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (50375119)
佐々木 裕章 東北大学, 工学研究科, 助教 (90812040)
鴇田 駿 東北大学, 工学研究科, 助教 (60807668)
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| 研究期間 (年度) |
2018-10-09 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | キャビテーション / レーザキャビテーション / レーザアブレージョン / 機械的表面改質 / 疲労強度 / 金属製積層造形材 / パルスレーザ / 残留応力 / 液滴損傷 / レーザアブレーション |
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は，水中に設置した金属表面にパルスレーザを照射した際に生じる固気液界面現象の解明と，それを有効活用した機械的表面改質法の構築である。本研究では，レーザアブレージョン後に生じるレーザキャビテーションに着目して研究を推進した。レーザピーニングでは，レーザアブレージョンによる衝撃力を活用していると考えられ，レーザキャビテーションには関心が持たれなかったが，研究代表者がレーザキャビテーションによる衝撃力のほうがレーザアブレージョンよりも大であることを実験的に明らかにし，レーザキャビテーションを活用した表面改質による金属材料の疲労強度向上を実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
CAD/CAMデータから直接的に造形できるなどの利点から，金属製積層造形材が医工学用インプラントなどへの適用が期待されている。しかしながら，その疲労強度がバルク材の半分適度しかないことが実用化への障壁になっている。本研究では，パルスレーザを用いた固気液界面現象を解明して，パルスレーザで生じるレーザキャビテーションの衝撃力により金属製積層造形材の疲労強度を2倍以上向上できることを実証した。
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