| 研究課題/領域番号 |
20K05109
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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26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 埼玉工業大学 (2022)
沖縄工業高等専門学校 (2020-2021) |
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研究代表者 |
政木 清孝 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (30323885)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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 | 摩擦攪拌接合 / 難燃性マグネシウム / レーザピーニング / 表面改質処理 / 疲労特性評価 / ショットピーニング / 接合・接着・溶接 / プラズマ処理・レーザー加工・表面処理 / 疲労 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では難燃性Mg合金製の摩擦攪拌接合（FSW）継手材を対象として，その特徴的な組織特性（攪拌部，機械的熱影響部，熱影響部）に，最密六方晶構造に依存するMg合金の組織異方性が重畳したときの，接合部の金属組織学的特性と疲労き裂の発生・進展挙動の相関を明らかにする．さらに難燃性Mg合金FSW継手にパルスレーザを照射し，瞬間的に材料内部に生じる衝撃波の伝播によって攪拌組織を改質することで，継手材の疲労信頼性向上を図る．本研究により難燃性Mg合金のFSW継手の産業利用を促進させることで，輸送機器の軽量化に伴う燃費向上，CO2排出量の削減に寄与する．
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| 研究成果の概要 |
難燃性マグネシウム合金を機械構造部材へ適用するうえで、接合部の疲労強度改善が必要不可欠である。本研究では摩擦攪拌接合（FSW）継手を対象として、大気中で継手表面にパルス幅がフェムト秒オーダーのパルスレーザを照射するDry-LP処理を適用し、疲労特性改善と攪拌組織改質との相関を調査した。その結果、Dry-LP処理によってFSW継手の疲労特性を改善できることが明らかとなった。物理的な物体の衝撃によって表面改質を行う従来のショットピーニング処理と比較した結果、Dry-LP処理では顕著な硬さの向上を伴っておらず、従来のピーニング処理とは異なる新たな疲労特性改善要因が存在している可能性を示唆した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水を必要としないDry-LP処理によって，難燃性Mg合金のFSW継手の疲労特性改善が達成されたことは，難燃性Mg合金の幅広い機械構造部材への適用へとつながり，輸送機器の軽量化，省エネルギー化へとつながる．さらには，Dry-LP処理が従来のSP処理と比較してもクリーンな処理であるため，脱炭素社会の達成に大きく貢献する．また，Dry-LP処理では顕著な組織硬さの向上を伴うことなく，従来のSP処理以上の疲労特性改善効果が確認された．パルスレーザのパルス幅とピーニング効果の相関に関する学術的な調査は行われたことが無く，今後のLP処理研究に関する一つの大きな方針を示す研究成果となった．
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