| 研究課題/領域番号 |
20K04180
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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 | 佐賀大学 |
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研究代表者 |
長谷川 裕之 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (60403482)
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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 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 窒化物薄膜 / 微細構造 / 耐摩耗性 / 耐酸化性 / 切削抵抗 / 工具摩耗 / 多層構造 / 耐摩耗機能 / 切削試験 / 弾性仕事 / 塑性仕事 / 硬度 / 弾性率 / 摩耗挙動 / 摩擦係数 / 切削加工 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，切削工具の長寿命化を目的とし，遷移金属と窒素を含有するセラミック耐摩耗膜(保護膜)の開発を進める．耐摩耗特性は，薄膜の微細構造・機械的性質・熱的性質に依存するため，これらの性質等を包括的に解析する．そして，得られた耐摩耗膜の機能性を踏まえ，化学組成の異なる複数の薄膜からなる多層構造の構築を試み，多層化が薄膜特性ならびに切削工具への応用時に与える効果を明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
ニッケル基超合金を代表とする難削材料の切削加工では，難削材料の持つ固有な性質が工具を損傷させ，工具寿命の短命化を導く．本研究では，切削工具の長寿命化および高機能化に寄与する耐摩摩耗膜の開発を推進した．具体的には，チタンやクロムを含有する遷移金属窒化物の相境界に着目した単層膜を開発し，単層膜の表面機能を体系的に整理した．その後，遷移金属窒化膜からなる多層膜の構築を試み，多層構造が機械的性質ならびに熱的性質に与える効果を示した．さらに，目視では判別できない工具の摩耗挙動を切削抵抗のインプロセス測定を通じて捕捉し，工具摩耗との相関を明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
切削工具の耐摩耗膜として応用されるセラミック硬質膜の高硬度化は，微細構造の制御により図られてきた．構造制御の代表例である薄膜の積層化は，硬度値の上昇を導く有効手段であることが提言されてきたが，積層膜の設計指針は十分に構築されておらず，難削材加工に適応する耐摩耗膜は実現していない．本研究では，遷移金属窒化物の基礎的特性である微細構造・機械的性質・熱的性質を体系的に分析するとともに，切削性能の評価を実施した．これらの基礎から応用までの研究活動を通じて，切削工具に応用される耐摩耗膜の表面機能の設計に有効な知見を得ることができた．
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