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本研究では、金属表面にインデンターを走査しながら振動圧縮負荷を与えることで表層組織を改質する技術Scanning Cyclic Press: SCPを適用して疲労特性を改善するとともに、その改善効果に及ぼす加工パラメータの影響を検討し、材料の疲労特性改善のメカニズムを明らかにすることを目的としている。SCPでは、インデンターで加える負荷の大きさや繰返し数、走査速度などを加工パラメータとして設定することで表面改質の程度を制御できる。本年度は負荷の大きさに着目してSCP後の組織の変化や疲労特性への影響を検討した。具体的には以下のとおりである。
マグネシウム合金AZ31を対象とし、付与する荷重を前年度よりも大きい条件に変更してSCPを実施した。負荷繰返し数については、初年度に検討した結果、インデンターが改質範囲を1往復するのに相当する条件で疲労特性改善効果が得られたため、これを採用した。改質後、SEM/EBSD法で断面組織を観察し、組織の変化を調査した。その結果、表層には微細粒や双晶を含む改質層が形成されたことが確認できた。微細粒の大きさや改質層の深さを前年度までに得られた小さい荷重条件での結果と比較すると、今回得られた改質層の方が深く、これに含まれる粒の大きさは小さかった。このことから、負荷の大きさは形成される改質層の深さや改質組織の微細化の程度に影響を及ぼすと考えられる。
また、疲労試験の結果、SCP処理材の疲労寿命は未処理材よりも長かった。破壊起点が材料内部であったことから、処理材では改質層によって表面からき裂が発生しにくくなり、これによって疲労特性改善効果が得られたと考えられる。SCPにおける負荷の大きさが改善効果に及ぼす影響については、小さな荷重条件での疲労寿命と比較すると、大きな荷重条件の方が1.7倍ほど長かった。
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