| 研究課題/領域番号 |
19H02480
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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26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
品川 一成 九州大学, 工学研究院, 教授 (30215983)
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| 研究分担者 |
工藤 健太郎 九州大学, 工学研究院, 助教 (60757235)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 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 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 焼結 / フェーズフィールド法 / 個別要素法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
合金部品を製造する方法のひとつとして，各金属粉末を混合，成形し，焼結する方法がある．この方法はコスト削減や部品の材質改善に有効であるが，焼結中の元素の拡散や微細構造の変化は複雑であり，材料加工プロセスとして不明の点も多い．申請者はこれまで粉体が焼結していく過程を解析する手法を開発してきたが，これをさらに拡張し，元素拡散とそれによる微細構造変化を扱えるようにする．合金部品の焼結プロセスに適用可能な計算手法を新たに構築することで，異種金属の混合粉末の焼結や合金化の過程を明らかにするとともに，焼結合金部品の寸法形状や微細構造の予測，さらにはそれらの制御を可能とする手法を確立する．
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| 研究成果の概要 |
2元系共晶合金の素粉末混合法による焼結過程における，異種金属元素の相互拡散と液相発生をシミュレートする方法が開発された．マルチフェーズフィールド法(MPFM)により，元素拡散と相変化が計算され，個別要素法(DEM)により焼結収縮挙動が計算される．気相率が一定となるような保存則を考慮し，焼結微細構造の形成を計算するMPFMの定式化を行った．MPFMモデルでは，粒子の接触部において液相を生じた場合でもネックサイズを算出する方法を構築し，これにより得られる焼結力をDEMに組み入れた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
粉末冶金で合金部品を製作する方法として，低コスト，低成形荷重を達成するために，元素粉末を混合して焼結する方法が開発されてきた．これにより強度，靭性をもたらすヘテロ構造を作製することもできる．しかし，ヘテロ構造の形成は，プロセス条件の他，元素粉末のサイズ，量，分布に影響され，最適な機械的性質を得るためにはそれらを制御しなければならない．本解析手法は粉末冶金法におけるプロセス設計，材料設計に貢献すると考えらえれる．
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