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2020 年度 実績報告書

ショットピーニングにて発現する特異現象を用いた表面組織制御の指導原理の究明

研究課題

研究課題/領域番号 19H02455
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

佐藤 尚  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50402649)

研究分担者 本塚 智  九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30585089)
渡邉 義見  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50231014)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードショットピーニング / 相変態 / 集合組織 / 巨大ひずみ加工 / 磁性
研究実績の概要

①落錘型衝撃試験によるSP加工組織形成過程のモデル化
純Fe焼鈍材に対して落錘型衝撃試験を行うことでショットピーニング(SP)のモデル化を試みた.しかし,試験によって純Fe焼鈍材に生じるひずみ量が極めて小さいため,落錘型衝撃試験によるSPのモデル化が困難であることが分かった.そこで,SPの投射材であるジルコン粒子を用いたハンマリング試験にてSPのモデル化を試みた.その結果,10回のハンマリング打撃を施した試料の加工表面の結晶面方位には{111}が集積していた.しかし,ハンマリング打撃数が100回になると,加工表面の結晶面方位は{111}から{001}へシフトした.これらの結果から,純FeへのSPにて形成する{001}繊維集合組織は,{111}繊維集合組織を形成した後に{001}繊維集合組織になることが明らかとなった.
②SPにて生じる圧縮残留応力と相変態挙動の関係の究明
Fe-28%Ni-20%Co合金へのSPに伴う相変態挙動について調査した.この合金の相変態時に生じる体積変化は,Fe-33%Ni合金で生じる体積変化と逆の符号を有する.それゆえ,Fe-33%Ni合金では圧縮残留応力の発生にて相変態温度が低下するが,Fe-28%Ni-20%Co合金では圧縮残留応力の発生によって相変態温度が上昇する.Fe-28%Ni-20%Co合金にSPを施した結果,応力誘起マルテンサイト変態のみが生じた.よって,Fe-33%Ni合金へのSPに伴う逆変態の発生要因の一つは,圧縮残留応力の発生に伴う相変態温度の低下であることが分かった.
③SPにて形成する集合組織および集合組織形成過程の解明
純Fe圧延板へのSPにて形成する結晶学的集合組織に及ぼす潤滑剤の影響を調査した.その結果,加工表面に潤滑剤を塗布した純Fe圧延板の方が,より結晶配向の強い{001}繊維集合組織が得られた.

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

当初計画では,2020年までに「①落錘型衝撃試験によるSP加工組織形成過程のモデル化」,「②SPにて生じる圧縮残留応力と相変態挙動の関係の究明」および「③SPにて形成する集合組織および集合組織形成過程の解明」までを実施することになっている.SP加工組織形成過程のモデル化に関しては,当初予定である落錘型衝撃試験によるモデル化が出来なかったが,その代わりの手段としてハンマリング試験にて達成することができた.また,②および③のテーマも順調に学術的知見が得られている.また,③においては知財につながる知見が得られたため,特許も出願した.ただし,投稿論文への投稿が少々遅れているために,2021年度は論文投稿に力を入れる.
以上より,本研究課題はおおむね順調に進展している.

今後の研究の推進方策

2021年度は本研究課題の最終年度であるため,これまで得られた研究成果をすべて投稿論文にまとめて投稿したい.そのため,2021年度は,研究成果のまとめおよび成果発表に注力を置いて実施していく予定である.
さらに,2021年度は,本研究で得られた基礎知見の応用研究である「SPを利用した次世代無方向性電磁鋼板の指導原理提案」を本格的に行う.2020年度に予備実験として,SPと熱処理を施した純Fe圧延板の磁気測定を評価したが,鉄損の低下が想定よりも小さい結果となった.そのため,2021年度は,鉄損の低減方法を見出し,次世代無方向性電磁鋼板の指導原理提案を達成したい.
以上を実施することで,本研究の課題である“SPの素性把握”の達成を目指す.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of Peening Direction on Reverse Transformation Induced by Shot-Peening for Fe-33%Ni Alloy2021

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Sato, Takuto Tominaga, Tadachika Chiba, Tomokazu Moritani, Yoshimi Watanabe
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 1016 ページ: 1252~1257

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/MSF.1016.1252

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of lubricant milling aids on the recrystallization behavior and magnetic properties of ball-milled iron powders having (0 0 1) fiber texture for soft magnetic composite2021

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Motozuka, Yuki Mako, Hisashi Sato, Hirofumi Hojo, Yasuo Okazaki
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 521 ページ: 167548~167548

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2020.167548

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interfacial effect between graphite and iron substrate on basal plane orientation and lubricity of graphite2020

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Motozuka, Hisashi Sato, Yuji Muramatsu, Masahiko Morinaga
    • 雑誌名

      Tribology International

      巻: 151 ページ: 106455~106455

    • DOI

      10.1016/j.triboint.2020.106455

    • 査読あり
  • [学会発表] Effects of peening direction on reverse transformation induced by shot-peening for Fe-33%Ni alloy2021

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Sato, Takuto Tominaga, Tadachika Chiba, Tomokazu Moritani, Yoshimi Watanabe
    • 学会等名
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials: Processing, Fabrication, Properties, Applications (Thermec' 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ショットピーニングで形成する純鉄の集合組織に及ぼす潤滑剤の影響2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚,三井陽平,石黒雄大,成田麻未,森谷智一,渡辺義見,本塚智
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第181回春季講演大会
  • [学会発表] 純Cuへのショットピーニングによる変形集合組織の形成挙動2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤祐哉,佐藤尚,渡辺義見
    • 学会等名
      日本金属学会・日本鉄鋼協会 東海支部 第30回学生による材料フォーラム
  • [学会発表] 集合組織を有する鉄粉の再結晶過程の解明2020

    • 著者名/発表者名
      本塚智,佐藤尚
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第180回秋季講演大会シンポジウム 令和2年度第1回iMATERIA研究会 鉄鋼のミクロ組織要素と特性の量子線解析研究会 最終報告会 「量子ビームを用いた組織解析に基づく特性予測の進歩」
    • 招待講演
  • [学会発表] Fe合金へのショットピーニングで生じる相変態に及ぼすマルテンサイト相残留 応力の影響2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤尚,冨永拓人,森谷智一,渡辺義見
    • 学会等名
      日本金属学会 2020年秋期講演(第167回)大会
  • [学会発表] 純鉄へのショットピーニングにて形成する集合組織に及ぼす投射条件の影響2020

    • 著者名/発表者名
      石黒雄大,佐藤尚,森谷智一,渡辺義見,本塚智
    • 学会等名
      日本金属学会 2020年秋期講演(第167回)大会
  • [学会発表] Effects of Al3Ti particle shape on its fragmentation behavior by severe plastic deformation for Al-Al3Ti composite2020

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Sato, Sarath Babu Duraisamy, Yoshimi Watanabe
    • 学会等名
      4th International Conference on Advanced Composite Materials (ICACM 2020)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] 面内無方向性電磁金属板及びその製造方法2020

    • 発明者名
      佐藤尚,渡辺義見,石黒雄大,伊藤祐哉,本塚智
    • 権利者名
      名古屋工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2020-181654

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公開日: 2021-12-27  

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