| 研究課題/領域番号 |
20K04160
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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18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
米倉 大介 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (70314846)
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| 研究分担者 |
日下 一也 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (70274256)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 多層膜 / エロージョン / アークイオンプレーティング / 膜厚比 / 残留応力 / アークイオンプレティング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
固体粒子エロージョンを向上させる手段として高硬度の層と延性層を組合せた多層膜が有望視されている．しかし，多層膜では素材の組合せや各層の膜厚比，積層数，残留応力等のように考慮すべき要因が多く，耐エロージョン性を向上させるための主要因が絞り込まれていないのが現状である．本研究課題は，Cr/CrN多層膜によってチタン合金のエロージョン特性の大幅な向上を目指すものである．その際，数あるパラメータの中で各層の膜厚比と残留応力の影響に焦点を絞り，エロージョン特性に及ぼす膜厚比及び残留応力の影響を明らかにする．その上で得られた知見を利用し，耐エロージョン多層膜の設計の指針を構築しようとするものである．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，Cr/CrN多層膜によってチタン合金のエロージョン特性の向上を目指したのである．その際，本研究では各層の膜厚比と残留応力の影響に焦点を絞り，エロージョン特性に及ぼす膜厚比の影響，及び薄膜中に生起する残留応力に及ぼすドロップレット量の影響を検討した．その結果，延性層であるCr層の割合が一定以上高い場合に耐エロージョンが向上することを明らかにした．また，成膜時に生じるドロップレットの量が多くなるほど，膜中の残留応力が減少することを明らかにした．以上の結果から，耐エロージョン多層膜の設計に際しては，成膜条件による残留応力の制御と共に，延性層の膜厚比もしくは厚さが重要であることがわかった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来，耐エロージョン性多層膜の開発は，多層膜中に占める高硬度層の割合を高める方向で耐エロージョン性多層膜の性能向上が試みられてきた．本研究成果は，これとは逆に低硬さの延性層の割合を高めることが多層膜の耐エロージョン性の改善に有効であることを示している．これは，高硬度膜による耐摩耗性の向上を重要視してきた従来の多層膜の設計指針を大きく転換させる重要な知見であり，この点に学術的な意義がある．本研究成果は，航空機業界における性能維持期間の増加や安全性の確保につながるものであるのみならず，各種機械用材料などにも展開可能な知見であり，新しい耐エロージョン性多層膜設計法の端緒となる点に社会的意義がある．
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