| 研究課題/領域番号 |
21K04723
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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 | 関西大学 |
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研究代表者 |
西本 明生 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (70330173)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 高エントロピー合金 / 表面改質 / プラズマ窒化 / スクリーン窒化 / Niスクリーン / ハイエントロピー合金 / ホウ化 / 放電プラズマ焼結 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
fcc系高エントロピー合金は、温度低下とともに強度が増加するばかりでなく、延性および破壊靭性が向上するという特異な力学特性を示すが、硬さは低く耐摩耗特性に劣るという欠点がある。本研究では、メカニカルアロイングと焼結法により作製した高エントロピー焼結合金に対して、アクティブスクリーンプラズマ窒化処理を行う。本研究を推進することにより、高エントロピー合金母材の強化とともに窒化層による表面の更なる高硬度化や耐摩耗性改善が期待できる。また、スクリーンを用いるアクティブスクリーンプラズマ窒化法を適用することにより、硬さおよび耐食性に優れる拡張fcc相の形成も期待できる。
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| 研究実績の概要 |
fcc系高エントロピー合金は、温度低下とともに強度が増加するばかりでなく、延性および破壊靭性が向上するという特異な力学特性を示すが 、硬さは低く耐摩耗特性に劣るという欠点がある。本研究では、メカニカルアロイングと焼結法により作製した高エントロピー焼結合金に対して、アクティブスクリーンプラズマ窒化処理を行い、前述したfcc系高エントロピー合金の欠点を補うことを試みる。本研究を推進することにより、高エントロピー合金母材の強化とともに窒化層による表面の更なる高硬度化や耐摩耗性改善が期待できる。また、スクリーンを用いるアクティブスクリーンプラズマ窒化法を適用することにより、硬さおよび耐食性に優れる拡張fcc相の形成も期待できる。
高エントロピー合金のプラズマ窒化では、金属スクリーンとしてNiを適用し、焼結体の窒化後の試料において、ボールミリングにより焼結体に転位が導入されることとNiスクリーンによる触媒作用により、表面窒素濃度、表面硬さ、耐摩耗性および耐食性の向上が認められた。2023年11月に横浜で開催されたIFHTSE国際会議にて成果発表し、2024年3月にはNetsuShori (J. Japan. Soc. Heat Treatment)誌に論文発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2023年度は，高エントロピー焼結合金のNiスクリーンを用いたアクティブスクリーンプラズマ窒化では国際会議での発表および論文発表を行った。以上のことからおおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1) アクティブスクリーンプラズマ窒化処理：2021,2022,2023年度に得られた結果から、窒化の際のスクリーンを変更してアクティブスクリーン窒化処理を行う。
(2) 特性評価：窒化・ホウ化処理後の試料について，外観観察，X線回折，表面粗さ測定，走査電子顕微鏡による組織観察，摩擦・摩耗試験機による摩擦・摩耗特性等により調査することにより，プラズマ窒化・ホウ化特性における緻密かつ硬質の皮膜が得られる最適な処理条件を明らかにする。
(4) 成果発表：10月に米国で開催されるIFHTSE国際熱処理表面処理会議において，成果発表を行う。
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