| 研究課題/領域番号 |
19K04110
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 山陽小野田市立山口東京理科大学 |
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研究代表者 |
吉村 敏彦 山陽小野田市立山口東京理科大学, 工学部, 教授 (20353310)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 超高温高圧キャビテ－ション / 機能性キャビテーション / アルミニウム合金 / 時効硬化 / ピーニング人工時効 / ピーニング自然時効 / 疲労強度 / 疲労限 / キャビテーション / 時効処理 / 超高温高圧キャビテーション / ソノスミネッセンス / 耐食性 / ピーニング時効処理 / ソノルミネセンス / 気泡発光 / ピーニング / ピーニング時効 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
我々が開発した超高温高圧気泡の温度、圧力を制御し、従来にないアルミニウム合金のピーニング時効処理技術を開発する。ピーニングとは、表面に圧縮の残留応力を与える技術の総称である。時効処理とは、Al合金に余分に含まれるマグネシウムやシリコンという原子が移動して原子層サイズの析出物を形成し、合金が変形するときの障害となって硬く強くする熱処理である。本技術では、気泡が破裂する際の圧力で表面を叩き圧縮の残留応力を与えるとともに、気泡内のガスの熱が表面を加熱する処理を同時に行うことができる。本技術をAl合金からなる自動車部品や航空機部品の製造過程に組み込み、構造強度を飛躍的向上させることを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
我々が世界に先駆けて開発した新しい超高温高圧キャビテーション(UTPC)の温度、圧力を制御し、従来にないアルミニウム合金のピーニング時効処理技術を開発した。アルミニム合金（AC4CH）を用い、従来のショットピーニングによる表面高強度化によって作製した疲労試験片よりも、疲労寿命が延長し、疲労強度および疲労限が向上するピーニング人工時効条件を確立することができた。
本研究の成果により、自動車等輸送機械の部品製造ラインにおける時効処理時間の短縮化、既存の輸送機械アルミニウム部品の疲労強度の向上および部品の薄肉化と省エネ化を実現するための生産技術として普及すると期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
アルミニウム合金は、輸送機械である自動車や航空機、車両等の多くの部品に用いられている。鉄やステンレス鋼に比べて比重が小さく、輸送機械の軽量化を図ることができる。Al合金は時効処理を行って機械的強度を高めている。しかしながら、従来の表面改質では、表面硬度や耐摩耗性、耐焼き付き性を高めても、構造強度を向上できないという問題があった。
本研究の超高温高圧キャビテーション処理では、ウォータージェット圧力、超音波出力及び加工時間の適正化を図ることにより、表面に圧縮残留応力を付与するのみならず、時効処理や溶体化処理を行うことができるため、Al合金からなる部品の構造強度を飛躍的向上させることができる。
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