| 研究課題/領域番号 |
22K04778
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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 | 大阪公立大学 |
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研究代表者 |
瀧川 順庸 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (70382231)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022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: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
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: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 電解析出法 / 深共晶溶媒 / ニッケル / 結晶成長 / 塑性変形 / 強度 / 延性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
深共晶溶媒を用いた低温での電解析出法において、結晶成長モード制御による、高強度・高延性合金の作製を目的とする。Ni、Fe合金等において、第一原理計算と実験により、脆化元素除去のための表面平滑化のための添加剤を探索する。得られた添加剤と合金元素を添加した電析浴において、添加元素の吸着により結晶成長が阻害されない電析条件を探索し、ミクロ欠陥のない合金を作製する。これにより、優れた機能性を発現するとともに、脆化元素およびミクロ欠陥フリーの材料創製による延性発現と、固溶強化、結晶粒微細化強化による高強度化を両立した、引張強度1.5 GPa、伸び10%を示す材料の創製を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、深共晶溶媒を用いた電解析出法において、結晶成長モード制御による、高強度・高延性合金の作製を目的として行っている。これまでに深共晶溶媒を用いた合金めっきの研究はいくつかの研究グループにおいて実施されているが、硬度や耐食性、光沢度などに着目した研究がほとんどである。我々のグループでは、深共晶溶媒の一種であるジメチルスルホン浴からの電析により強度・延性バランスに優れたアルミニウム合金が得られたという結果を有している。本研究は、これまでの知見を活かし、結晶成長モード制御により他の深共晶溶媒を用いた合金電析においても高強度・高延性を達成しようという研究である。
2022年度は、深共晶溶媒を用いた電解析出法による作製例が多いNiをモデル材料とし、機械的特性向上のための電析プロセスの最適化を行った。具体的には、浴組成や電流密度を変えて試料を作製し、ビッカース硬さ試験や引張試験により機械的特性を評価した。
浴組成の検討の結果、浴中の塩化ニッケル濃度の増加に伴い、緻密な試料が得られることが明らかになった。また、電流密度の検討の結果、限界電流密度以下の低電流密度側において、水素発生およびピットが生じない緻密な電析Niが得られることが明らかになった。これら最適化した条件において作製した試料の硬さ試験および結晶粒径測定の結果、得られた電析Niは、水溶液電析Niと同等の機械的特性を有することが明らかになった。引張試験の結果、最適条件において作製された電析Niは塑性変形能を有することが示された。これまでに、深共晶溶媒を用いた電析において、塑性変形能を有する材料が得られた報告はなく、深共晶溶媒を用いた電析による構造材料作製の新たな可能性を示すことができた。一方、得られた伸びは水溶液Niよりは劣るものであり、配向盛業および塩素含有量の低減が今後の課題である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
深共晶溶媒を用いた電析Niについて、添加剤を用いずに、条件の最適化により達成した。純金属で延性を示すことが高強度・高延性を実現するために最も重要な点であり、そのための第一歩である塑性変形能の付与を予定よりも早くクリアできた。また、さらなる延性改善のためのいくつかの方策についも実施しつつあり、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在、脆化元素除去と表面平滑化を同時達成するための添加剤の探索、その効果の実証を行っている。まずはこれまでに平滑化が報告されている添加剤について実験によりその効果を検証していく。得られた結果を参考に、第一原理計算のためのクラスタモデルを作成し、より効果的な添加剤の探索と、その実証を続けていく。同時に、合金化による脆化元素除去と表面平滑化についても検討していく。
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