| 研究課題/領域番号 |
21K04733
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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 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 |
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研究代表者 |
足立 振一郎 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (50359410)
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| 研究分担者 |
山口 拓人 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (20530041)
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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)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 低温プラズマ窒化処理 / 二相ステンレス鋼 / レーザメタルデポジション / 金属組織 / 耐摩耗 / 耐腐食 / 窒化処理 / 浸炭処理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ステンレス鋼に対する低温プラズマ窒化処理および浸炭処理は，窒化物や炭化物ではなく，窒素または炭素が過飽和に固溶した拡張オーステナイト相(S相)を形成するため，ステンレス鋼の耐腐食性を維持したまま耐摩耗性を改善することができる．本研究は，レーザ・メタル・デポジション(LMD)を用いて二相ステンレス鋼を主成分とする造形物を作製し，低温プラズマ窒化処理および浸炭処理を行い，S相の形成機構を解明することで，耐摩耗性と耐腐食性の高機能化を図る．
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| 研究実績の概要 |
オーステナイト系ステンレス鋼の粉末にフェライト相を安定化する効果のあるクロム粉末とモリブデン粉末，およびオーステナイト相を安定化するニッケル粉末を種々の比率で配合した混合粉末を供給材料として，レーザメタルデポジションによりオーステナイト相とフェライト相からなる二相ステンレス鋼を作製した．これに低温プラズマ窒化処理を行い，窒素を過飽和に固溶した拡張オーステナイト相(S相)を形成し，二相ステンレス鋼の合金組成がS相の特性に及ぼす効果について機械学習を用いて検討した．その結果，合金組成とステンレス鋼の金属組織，S相の膜厚および硬さとの相関性について明らかにすることが出来た．これに基づいて合金設計を行うことで，S相の膜厚および硬さに関しては改善効果が認められた．
また，二相ステンレス鋼にタングステンカーバイドを添加した複合材料についても検討した．複合材料中の二相ステンレス鋼は，レーザメタルデポジションのプロセス中にタングステンカーバイドが熱分解することで合金組成が変化し，これにより金属組織が変化することを見出した．具体的には，フェライト相の割合が減少し，オーステナイト相の割合が増加することが認められた．この複合材料を低温プラズマ窒化処理すると，過飽和窒素固溶体であるS相の他に，別の相も形成していることがX線回折で確認された．この別の相に関しては，窒化層の硬さおよび耐腐食性との関係も含め現在検討中である．
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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
二相ステンレス鋼の合金組成とS相の特性の相関関係を機械学習を活用して解明するとともに，S相の特性向上が実現した．また，タングステンカーバイドとの複合材料に関しては，金属組織の変化および窒化後の相変化について調べることができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
二相ステンレス鋼とタングステンカーバイドの複合材料の合金組成の最適化を，機械学習を用いて検討することにより，S相の特性向上を図る．また，低温プラズマ浸炭処理を実施することで，S相の形成機構の解明を行う．
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