摩擦攪拌プロセスによるバイモーダルナノ組織の制御

• 研究課題/領域番号: 20760503
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 地方独立行政法人大阪市立工業研究所
• 研究代表者: 森貞 好昭 地方独立行政法人大阪市立工業研究所, 研究員 (00416356)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2010年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2009年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2008年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 結晶 / 組織制御 / 摩擦攪拌プロセス / 結晶粒微細化 / ナノ組織 / バイモーダル / 再結晶 / 粒子分散 / 塑性流動

研究概要

金属マトリックスに微細硬質粒子が大量に分散している材料(例えば、溶射超硬合金皮膜)に対して摩擦攪拌プロセスを施すことでバイモーダルナノ組織が得られることが明らかとなった。また、クロム炭化物粒子及びバナジウム炭化物粒子を大量に含有する工具鋼皮膜に対する摩擦攪拌プロセスによって、理想的なナノ組織が形成された。当該工具鋼皮膜は同軸クラッディングトーチ及び半導体レーザを用いたレーザクラッディングによってSKD61板材表面に形成され、炭化物は母材結晶粒界に偏析する急冷凝固組織となる。一般的に、このような急冷凝固組織は材料を脆化させるために好ましくない。これに対し、摩擦攪拌プロセスを施すことでクロム炭化物及びバナジウム炭化物は粉砕され、強力な攪拌効果によって母材に均一分散した。同種の焼結体が示す最高のビッカース硬度が約750HVであるのに対し、摩擦攪拌を施した皮膜のビッカース硬度は900HV前後の極めて高い値を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of nanostructured tool steel layer by combination of laser cladding and friction stir processing. (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Morisada, H.Fujii, T.Mizuno, G.Abe, T.Nagaoka, M.Fukusumi.
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology. 205 ページ: 3397-3403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of nanostructured tool steel layer by combination of laser cladding and friction stir processing (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Morisada
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology 巻: 205 ページ: 3397-3403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modification of Thermally SprayedCemented Carbide Layer by FrictionStir Processing. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Morisada, H.Fujii, T.Mizuno, G.Abe, T.Nagaoka, M.Fukusumi.
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology. 204 ページ: 2459-2464
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modification of Thermally Sprayed Cemented Carbide Layer by Friction Stir Processing (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Morisada
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology 204 ページ: 2459-2464
  • NAID: 120005249240
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanostructured Tool Steel Fabricated by Combination of Laser Melting and Friction Stir Processing. (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Morisada, H.Fujii, T.Mizuno, G.Abe, T.Nagaoka, M.Fukusumi.
  • 雑誌名: Mater. Sci. Eng.A. 505 ページ: 157-162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanostructured Tool Steel Fabricated by Combination of Laser Melting and Friction Stir Processing (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Morisada
  • 雑誌名: Material Scienceand Engineering: A 505 ページ: 157-162
  • 査読あり
• [学会発表] Fabrication of nanostructured tool steel layer by combination of laser cladding and friction stir processing. (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Morisada, H.Fujii, T.Mizuno, G.Abe, T.Nagaoka, M.Fukusumi.
  • 学会等名: 2011 TMS Annual Meeting & Exhibition
  • 発表場所: San Diego convention center, USA
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] Fabrication of nanostructured tool steel layer by combination of laser cladding and friction stir processing (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Morisada
  • 学会等名: 2011 TMS Annual Meeting & Exhibition
  • 発表場所: San Diego convention center, USA(招待講演)
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] レーザクラッディング層への摩擦攪拌プロセスによるナノ工具鋼被膜の創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森貞好昭, 藤井英俊, 水野雅, 阿部源隆, 長岡亨, 福角真男
  • 学会等名: 溶接学会秋季全国大会
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] レーザクラッディング層への摩擦攪拝プロセスによるナノ工具鋼被膜の創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森貞好昭
  • 学会等名: 溶接学会平成22年度秋季全国大会
  • 発表場所: 日本大学(福島県)
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] Modification of Thermally SprayedCemented Carbide Layer by FrictionStir Processing. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Morisada, H.Fujii, T.Mizuno, G.Abe, T.Nagaoka, M.Fukusumi.
  • 学会等名: Eighth InternationalSymposium Friction Stir Welding.
  • 発表場所: MARITIM Seehotel Timmendorfer Strand, Germany
  • 年月日: 2010-05-18
• [学会発表] Modification of thermal sprayed cemented carbide layer by friction stir processing (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Morisada
  • 学会等名: Eighth International Symposium Friction Stir Welding
  • 発表場所: MARITIM Seehotel Timmendorfer Strand, Germany
  • 年月日: 2010-05-18
• [学会発表] 摩擦攪拌プロセスを用いた超硬合金層の改質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 森貞好昭, 藤井英俊, 水野雅, 阿部源隆, 長岡亨, 福角真男
  • 学会等名: 溶接学会秋季全国大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] 摩擦攪拌プロセスによる工具鋼の組織微細化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森貞好昭, 藤井英俊, 水野雅, 阿部源隆, 長岡亨, 福角真男
  • 学会等名: 溶接学会春季全国大会
  • 発表場所: ハイアット・リージェンシー・オーサカ
  • 年月日: 2008-04-09
• [学会発表] 摩擦攪拌プロセスによる工具鋼の組織微細化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森貞好昭
  • 学会等名: 溶接学会春季全国大会
  • 発表場所: ハイアット・リージエンシー・オーサカ
  • 年月日: 2008-04-09