| 研究課題/領域番号 |
21K03803
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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18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
前野 智美 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80505397)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 電気塑性効果 / ジュール発熱 / 変形抵抗 / 軟化 / 熱軟化 / ねじり / 圧縮 / せん断応力 / アルミニウム / チタン / 水冷 / 電気塑性 / ねじり変形 / 加工硬化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属材料に電流を印加した状態で塑性変形を加えると，変形抵抗が減少し，延性が向上する電気塑性効果が報告されている．しかしながら，引張変形などにおいては，断面積減少による電流密度の集中が生じ，ジュール発熱による影響を分離して検討するのが難しい．本研究では，丸棒試験片にねじり変形を与え，断面減少が生じない条件で電気塑性効果を検証する．電流印加条件が変形抵抗と延性に及ぼす影響について調査し，また，機械的特性や微細組織の変化から電気塑性効果の生じるメカニズムについて調査する．
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| 研究成果の概要 |
金属に電流を流しながら塑性変形させると変形抵抗が低減する電気塑性効果が報告されている．電気塑性効果の発生有無について，変形中の電流密度変化が小さい丸棒のねじり試験によって検討した．水冷を用いた電流印加ねじり試験機を構築し，アルミニウム，銅およびチタン棒材のねじり試験を行った．アルミニウム，銅においては温度上昇のない試験が達成され，電流印加による変形抵抗の変化は生じなかった．チタン合金においては，ジュール発熱による温度上昇が生じたが，温度影響を踏まえて電流印加ありとなしを比較した結果，チタン合金で生じる変形抵抗の減少はジュール発熱による温度上昇が主な要因であることが示された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
アルミニウム，銅，数十 A/mm2以下の電流印加ではジュール発熱による温度上昇や電流密度の集中を抑制すると，明瞭な変形抵抗の変化は生じないことが分かった．つまり，電気塑性効果は生じないことが分かった．また，温度上昇を抑制することが難しい電気抵抗の高いチタンにおいても，同様の電流印加においては変形抵抗の変化は生じるものの，そのほとんどはジュール発熱による温度上昇による軟化であることが，変形抵抗変化の比較およびその変化速度からわかった．
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