| 研究課題/領域番号 |
20K05114
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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 | 信州大学 |
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研究代表者 |
榊 和彦 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (10252066)
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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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | コールドスプレー / 複合皮膜 / アルミニウム合金皮膜 / 粉末投入 / 数値流体力学CFD / マイクフォージング / 傾斜組成 / マイクロフォージング / CFD / アルミニウム合金 / アルミニウム / セラミック / 粉末供給 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
低熱変質で厚膜が創成できる溶射法の中でコールドスプレーは、新しいプロセスであり、この方法による複合皮膜の作製は、耐摩耗性、遮熱、耐食性、生体親和性など様々な特性が期待されるが、現状、粉末の単純混合による複合皮膜の作製が主流である。コールドスプレーにて粉末のガンノズルへの投入方法を工夫して、ノズルの中心軸方向（A/I）と半径方向（R/I）から異なる粉末を同時に投入による従前の問題点を粉末搬送ガスの投入角度と粉末搬送ガス流量の最適化により解決し、その特徴を活かしてアルミニウム粉末と硬質セラミックス粉末の混合割合を制御した軽量で耐摩耗性に優れたアルミニウム基セラミックス複合皮膜の作製を目指す。
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| 研究成果の概要 |
コーティグ法であるコールドスプレー（CS）で，金属とそれ以外の機能をもつ2種の粉末が設定された割合で制御された組織の分散複合皮膜を作製するための手法基礎を開発する。このため2種の粉末のガンノズルへの投入方法を、ノズルの中心軸方向（A/I）と半径方向（R/I）から異なる粉末を同時に投入する方法を採用し、割合が徐々に変わる傾斜組成を含む複合皮膜を確認しやすい色の異なるステンレス鋼と銅の粉末を使用して作製できた．その特徴を活かし比較的大きな粒子を衝突させて皮膜を緻密にするその場マイクロフォージング援用してコールドスプレー（MFCS）をアルミニウム合金皮膜に適用して，基礎的な知見を得た.
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の複合皮膜の作製は、数種の粉末を予め単純混合また造粒して成膜するため成膜中に混合割合を変化させることは困難であった。本研究では、低熱変質な皮膜が作製できるコールドスプレーで複合皮膜をノズルの中心軸上（A/I）からマトリックス金属粉末を、ノズル半径方向（R/I）から第二相の粒子を投入する方式で、これらの粒子の供給比率を変えて、傾斜組成も可能な複合皮膜が作製でき、酸化の抑制された金属複合皮膜からさらには金属造形が可能となる。
また、この2供給粉末方式を用いてR/I方向から比較的大きなショット材を投入して皮膜の緻密化や硬さの向上も可能なその場マイクロフォージングコールドスプレーも提案できた。
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