| 研究課題/領域番号 |
19H02439
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
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| 研究分担者 |
山本 卓也 東北大学, 工学研究科, 助教 (10804172)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
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| キーワード | マルチマテリアル化 / 溶接・接合 / 表面塑性流動 / 傾斜機能付き複合層 / ショット衝突処理 / 高振幅超音波振動 / 異種金属接合 / 超音波振動援用ショット衝撃処理 / 金属表層部複合化 / ショット衝撃処理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、マルチマテリアル化を飛躍的に発展させることを目指した、新しい界面設計コンセプトに基づき、異種金属・異種材料の溶接・接合の前処理として、セラミックス・金属の表面上に溶接・接合相手母材の粒子が傾斜分散した複合層を合成する新規要素技術を開発する。そのため、超音波振動援用ショット衝撃処理法を適用し、ショット衝突が引き起こす粉末粒子の粉砕・移動や金属表層部内の塑性流動などの現象・機構を解明し、セラミックス・金属母材表面に付着した粒子が表面塑性流動によって表層部へ移動され複合傾斜層が形成する簡便で汎用的かつ環境調和した処理プロセスを構築し、その有効性・実用性を実証する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、マルチマテリアル化を促進することを目指し、新しい界面設計概念を提案し、異種金属の接合や成膜の前処理として、金属基板の表面上に異種材料粒子や金属組織微細化剤が傾斜分散した複合層を形成する新規要素技術の開発を行ってきた。具体的に、研究代表者が新しく提案した超音波援用ショット衝撃処理法を適用し、ショット衝撃が引き起こす粉末粉砕や金属基板表層部内の塑性流動と微細ひび割れの現象を検証し、複合層の形成機構を解明した。次に、ショット衝突プロセスにおける諸条件の最適化を行い、代表的な金属基板の表層部内に様々な粒子を分散したサンプルを試作して、断面ミクロ組織、硬度、摩擦摩耗特性などの評価を実施した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
マルチマテリアル化は、未来の社会基盤を支える重要な技術開発であるが、その長所を活かした異種材料の溶接・接合技術の発展には異種材料の組み合わせだけではなく、組立品間の接触界面の特性も大きな役割を果たしている。そのため、金属表面・界面特性の改質制御を効果的かつ柔軟に行うことが不可欠である。本研究では、複合層を利用した「界面設計」の概念を新しく提案して、金属表面の新規前処理技術及び対応可能な装置の開発を行った。その結果、従来技術では成膜・接合・溶接が困難であった異種材料の各加工が可能となる。本研究の成果は学術的価値が高く、マルチマテリアル化技術の発展に一石を投じるもので社会的意義があると考えている。
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