| 研究課題/領域番号 |
21K14438
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
山本 啓 大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (00842577)
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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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 摩擦攪拌プロセス / ツール摩耗 / 表面合金化 / マルテンサイト変態 / 残留応力 / 超硬合金 / 固溶強化 / メカニカルアロイング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
摩擦攪拌プロセス(FSP)は，高速回転させたツールを金属板に押し付けることで生じる摩擦熱と塑性変形を利用した表面改質手法である．鉄鋼材料のような高強度金属のFSPではツールの摩耗をしばしば伴うが，このときに施工部内へ分散されるツール構成元素は，その後の組織形成と材料特性に悪影響を及ぼすとされてきた．本研究では，そのツール摩耗を逆活用した鋼中への元素供給・強制固溶によって，施工面のマルテンサイト変態制御とそれに起因する圧縮残留応力付与を実現し，両機構の解明を通じて鉄鋼材料の高疲労強度化に資する新技術の確立を目指す．
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| 研究実績の概要 |
2022年度の研究では，引張残留応力が導入された過剰のツール元素固溶量を有するFSP施工面表層において，多量の残留オーステナイトが存在していることがわかった．2023年度は，その固溶層中の残留オーステナイトが機械的性質に及ぼす影響について主に調査した．FSP施工面表層から小型試験片を採取し引張試験を行った結果，固溶層は固溶強化による強度増加とともに，残留オーステナイトの加工誘起マルテンサイト変態により優れた延性を示すことが明らかとなった．さらに，固溶層中の残留オーステナイトの加工誘起マルテンサイト変態が疲労特性の向上にも効果的であることを実証するため，疲労き裂進展試験を行った．その結果，全ての応力拡大係数範囲において，固溶層を有する試験片のき裂進展速度は固溶層のないそれよりも低く，その差は応力拡大係数範囲の増加とともに大きくなった．き裂周辺の微細組織を観察した結果，応力拡大係数範囲の増加，すなわちき裂先端近傍で生じる応力の増加とともに加工誘起マルテンサイト変態量が増大することでき裂進展速度が低下することが示唆された．
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