| 研究課題/領域番号 |
20K05146
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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26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
楠本 賢太 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30764998)
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| 研究分担者 |
清水 一道 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (60206191)
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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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | エロージョン摩耗 / 高クロム白鋳鉄 / 炭化物の微細化 / X線CT / High Cr / Multicomponent / Titanium / Wear resistance / Carbide refinement / X ray CT / Erosive Wear / High chromium / Multi Alloys / Morphology of carbides / Erosive wear / Hi-Cr white cast iron / Titanium addition / Refinement / シリアルセクショニング / 凝固組織 / 組織制御 / 耐摩耗特性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
部材の耐摩耗性は機器の運用経費とも直接関係し，経済的な点からも摩耗は重要な技術課題となっている．申請者は，部材の摩耗寿命延長のため，高合金鋳造材料に着目し，金属材料中の微細な晶出・析出炭化物及び基地組織制御が耐熱耐摩耗特性に有効であることを実証してきた．しかし，炭化物の三次元形態や体積率等を二次元画像から求め，定量評価するのは極めて困難であった．
本研究では，耐熱耐摩耗材料の開発を目指して，シリアルセクショニングを援用した炭化物の形態および分布を三次元観察し，定量評価を行うことで，合金設計および評価手法を確立する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，X線CTを用いて炭化物形態を観察し，耐摩耗性に及ぼす炭化物の影響を定量評価した．高クロム鋳鉄を基本組成とし，炭素量を3.0～4.0%，チタンを0～2.0%と変化させた．各試料の共晶炭化物量は約40%と同一量である．X線CTにより，炭化物粒径は5～30μmとなり，チタン量増加に伴い，粒径は低下した．高温エロージョン摩耗の支配因子として，炭化物面積率，炭化物の種類及び高温硬さが挙げられるが，本鋳鉄系ではこれらの影響は小さい．一方，炭化物粒径と摩耗量には相関関係が認められ，粒径の低下に伴い，良好な耐摩耗性を示した．よって，初晶炭化物粒径が耐摩耗性に大きく影響を及ぼすことが明らかとなった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
炭化物形態は粉体衝突時の塑性変形を抑制させる効果があり，中でも炭化物粒径が耐摩耗特性向上に寄与していることを定量的に明らかにしたことは，今後の耐熱耐摩耗合金開発における合金設計および微細組織観察手法として価値がある．今後，炭化物粒径のみならず，分布や体積を統計処理し，定量評価を試みることで，将来的に様々なニーズに応じた最適合金設計が可能となり，耐摩耗材料の新たな品質評価手法となり得る．
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