| 研究課題/領域番号 |
19K04095
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
吉原 正一郎 芝浦工業大学, デザイン工学部, 教授 (00311001)
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| 研究分担者 |
山田 隆一 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (20820989)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | マグネシウム / 腐食 / 熱処理 / 引張圧縮ひずみ / せん断ひずみ / 円管内流れ |
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| 研究実績の概要 |
【引張り・圧縮・ねじり変形した材料の腐食挙動】純マグネシウムに関して、引張変形および圧縮変形を施した際の腐食挙動と腐食速度への影響について調査した。圧縮ではひずみを付与した材料の質量損失量を抑えることができた。引張りでは、熱処理温度によって質量損失量の変化にばらつきがあり、一様な傾向は見られなかった。引張りと圧縮における腐食挙動の違いについては、実験結果の傾向が大きく異なっており、今後再実験なども含め検討が必要である。一方、純マグネシウムでは浸漬腐食実験の結果から、ねじり加工を施すことによって質量損失量を抑制できることが確認できた。
【熱処理】純マグネシウムとZM21に関して熱処理に着目し、熱処理の温度や時間が腐食挙動及び腐食速度に及ぼす影響を (1) 結晶粒径観察やねじり加工における破断角度測定、 (2) 浸漬腐食実験により調査した。純マグネシウムとZM21マグネシウム合金都では、その協働が異なることを確認した。
【流れ場における腐食挙動】純マグネシウム円管内の流体による腐食挙動に与える影響因子のうち、流体の粘性に起因する壁面せん断応力の影響を (1) 流動腐食実験と (2) 表面観察ならびに元素解析により調査した。また、純マグネシウム円管内の流体による腐食挙動に与える影響因子のうち、流体の粘性に起因する壁面せん断応力の影響を流動腐食実験、ならびにCFD解析等により調査した。
【ECAP加工した材料の機械的特性】AZ31Bマグネシウム合金の押出材とダイカスト材についてせん断変形による結晶粒微細化をECAP加工により行い引張特性、疲労特性等の機械的特性について評価した。金属組織観察、破断面の観察により、破壊形態の違いについても比較した。マグネシウム合金ごとにECAP加工条件、ECAP加工後の時効熱処理温度が引張特性、疲労特性に影響することを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
【やや遅れている理由】
2020年度は新型コロナウィルスの影響から、予定していた研究内容を推進することが困難であり、上記、基礎的研究のみ、従事できた。したがって、シミュレーションによる流れの中で生じる腐食現象、また、多くの時間を要する腐食試験が実施できなかったため、やや遅れていると評価した。また、いくつかの成果を得ることができたが、それらを公表できる機会、国際会議（ICM2020：4th International Conference on Materials: Advanced and Emerging Materials）での発表を予定していただが、それらもキャンセルとなり、国内での発表にとどまった。
【当初予期していないこと】
引張変形した材料の腐食速度と、圧縮変形を施した材料の腐食速度が、大きく異なることが明らかになった。同程度のひずみ量であれば、その腐食速度の傾向は一致すると予測していたが、明らかに異なるため、それを明らかにする必要があると判断し、次年度、結晶粒などの材料組織の評価を加えることとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
【引張り・圧縮・ねじり変形した材料の（浸漬）腐食挙動】引張りと圧縮における腐食挙動について大きな差が生じたことから、再実験等を含めて確認作業を行い、そのうえで、結晶学的な観察から、その理由を考察する。
【流れ場における円管材の腐食挙動】純マグネシウム円管材を用いて、流れ場における材料の腐食挙動を、粘性、流速がどのように影響するか、確認する。また、CFD解析を用いて、壁面せん断応力など、材料に負荷する応力の影響の可否についても検討する。
【流れ場におけるステント形状円管材の腐食挙動】はじめに、純マグネシウム円管材をレーザー加工を施し、腐食挙動（壁面せん断応力を）考慮したステント形状にする。ステント形状材料をチューブ内で拡張させて、流れ場における腐食挙動を明らかにする。具体的には、上記と同様に、粘性、流速の影響を実験並びに、シミュレーションによって評価する。
【繰り返し荷重を負荷した材料の（浸漬）腐食挙動】純マグネシウム合金並びにZM21マグネシウム合金に繰り返し荷重を施した（疲労）材料の腐食挙動を明らかにする。当該材料をステントとして使用する場合、血管内で材料が繰り返し荷重を受けることから、披露させた材料の浸漬における腐食挙動を明らかにする。以上を踏まえ、引張変形、圧縮変形、ねじり変形、せん断変形、疲労の各条件を負荷した材料の基本となる（浸漬）腐食挙動を実験によって明らかにし、その特性を把握することを目標とする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2020年度は、世界的な流行となった新型コロナウィルスの影響で、講演申込していた、ICM2020国際会議（4th International Conference on Materials: Advanced and Emerging Materials）が中止となり、そのため、当初予定していた予算を執行できなかったことが大きな理由であり、また、消耗品の購入においても予定していた額を使用できなかった。
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